科學家提出了一個瘋狂的新想法:從旋轉的黑洞提取能量

2021-01-19 萬象經驗

能源的利用是文明發展的重要標誌。目前,人類正致力於研究可控核聚變,它將為人類提供長久的、清潔的能源。不過,人類對能源的渴望是無止境的,科學家提出了在恆星周圍建造戴森球,以此來利用整個恆星的能源。不過,這種巨大的結構幾乎是不可能的,不死心的人類又提出了一種從黑洞提取能量的方法。

這種方法由諾貝爾物理學獎獲得者彭羅斯提出,因此也被稱為「彭羅斯過程」。旋轉的黑洞存在著能層,在能層內除了正常的軌道之外,還存在著負能的軌道。這些負能的軌道都是角動量為負的軌道,它們的轉動方向與黑洞的轉動方向相反。

如果一個物體落入黑洞的能層後裂成兩塊,其中一塊沿著負能軌道落入黑洞,另一塊逃逸出黑洞。由於能量守恆,逃逸的那一塊能量將會增大,這實際上就是提取了黑洞的旋轉能量。之後,黑洞的能層就會縮小,黑洞的能量和角動量也會減小。如果反覆施加這個過程,最後克爾黑洞會退化成不旋轉的史瓦西黑洞。

在該理論提出50年後,科學家用實驗證實了彭羅斯過程。雖然理論成真,但具體實施過程還是非常欠缺的。最近,哥倫比亞大學的天體物理學家提出了一種具體方法,可以高效地從黑洞中提取能量。

黑洞通常被帶有磁場的等離子顆粒包圍著。當磁場線以正確的方式斷開和重新連接時,它們可以將等離子體粒子在兩個不同方向上加速到接近光速,一部分等離子體流可能落入事件視界,而另一部分則逃逸出黑洞並提取了黑洞的能量。通過這種方法,只要黑洞保持吞噬負能量等離子體,理論上逃逸出的等離子流可以作為無限能量的來源。

事實上,還有一種提取黑洞旋轉能量的過程,它被稱為Blandford-Znajekek過程,它是圍繞量子力學發射霍金輻射的另一種方式。在該過程中,能量可以通過黑洞周圍的磁場以電磁方式提取。

與該過程不同的是,新方法的能量提取機制需要非零的粒子慣性,而Blandford-Znajekek過程旋轉能量的提取是通過純電磁機制獲得的。這種機制也不同於原始的彭羅斯方法,因為需要消散磁能來產生負能量粒子。此外,科學家通過計算還得出,這種等離子激發的過程可以達到150%的效率,遠高於地球上任何一座發電廠。

相關焦點

  • 克爾黑洞是一個巨大的能源寶庫,我們能提取它的旋轉能量
    在黑洞類型中最具有天體意義的就是克爾黑洞了,因為它不僅具有質量還具有角動量,即黑洞是旋轉的。克爾黑洞的視界面和無限紅移面之間存在著一個能層,理論上從能層中提取的能量可以佔到黑洞總質能的29%,因此黑洞是一個巨大的能源寶庫。
  • 如何提取黑洞的能量?
    視界附近的等離子體即將被旋轉黑洞吞噬 愛因斯坦的廣義相對論曾預言,旋轉黑洞可能是一個巨大的能量源。在過去的50年裡,科學家們一直試圖找到釋放這種能量的方法。
  • 科學家卻想從黑洞中「榨取」能量
    近期,一個國際研究團隊通過物理實驗,嘗試著去解答這個困擾科學家半個多世紀的問題——我們可以從黑洞中獲取能量嗎?該研究成果近期發表在《自然物理學》期刊上。如果根據黑洞的3個參量——質量、角動量和電荷分類,可將其分為4類,即史瓦西黑洞,不帶電荷且不旋轉;萊斯納黑洞,帶有電荷但不旋轉;克爾黑洞,旋轉但不帶電荷;克爾一紐曼黑洞,既帶電荷也會旋轉。彭羅斯過程針對的就是後面兩類黑洞,即旋轉的黑洞。「彭羅斯過程是通過將一個物體丟入黑洞的能層來獲取能量。」
  • 都說黑洞「一毛不拔」 科學家卻想從中「榨取」能量
    近期,一個國際研究團隊通過物理實驗,嘗試著去解答這個困擾科學家半個多世紀的問題——我們可以從黑洞中獲取能量嗎?該研究成果近期發表在《自然物理學》期刊上。50年前就有大膽猜想1969年,英國數學物理學家羅傑·彭羅斯提出了一個從黑洞中獲取能量的大膽猜想,被稱為「彭羅斯過程」。黑洞其實是個大家族,可根據不同的分類標準分成多種類型。
  • 都說黑洞「一毛不拔」科學家卻想從中「榨取」能量
    然而,對這個連光也無法逃脫的「魔窟」,科學家們卻想要從中「榨取」能量,為我所用。近期,一個國際研究團隊通過物理實驗,嘗試著去解答這個困擾科學家半個多世紀的問題——我們可以從黑洞中獲取能量嗎?該研究成果近期發表在《自然物理學》期刊上。
  • 都說黑洞「一毛不拔」 科學家卻想從中「榨取」能量
    近期,一個國際研究團隊通過物理實驗,嘗試著去解答這個困擾科學家半個多世紀的問題——我們可以從黑洞中獲取能量嗎?該研究成果近期發表在《自然物理學》期刊上。這就意味著,我們從黑洞中獲取了能量。「彭羅斯過程提取的能量來源於黑洞的轉動能。」中國科學技術大學天文學系教授袁業飛在接受科技日報記者採訪時表示,逃逸的物質能量增加,黑洞的能量必然減少,實際上就是黑洞的旋轉速度慢了下來,轉動能有所損失。可以預判,被吸入的物質旋轉方向必然會與黑洞的旋轉方向相反。黑洞不是實驗室裡的小白鼠,無法簡單「抓」來一個仔細研究。
  • 比戴森球還可怕的想法!科學家瘋了嗎?要從黑洞內部獲取無限能量
    當然,也有一些科幻片中的場景是:未來人類徵服了黑洞,可以將黑洞的能量全部轉為己用,就好像是根據前蘇聯科學家卡爾達肖夫的文明等級指數來說,如果一個文明可以達到2級文明,那麼,這個文明就可以變成恆星文明,將所在恆星系統的恆星能量全部「榨取」,用來隨時補充自己一樣。
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    當然,也有一些科幻片中的場景是:未來人類徵服了黑洞,可以將黑洞的能量全部轉為己用,就好像是根據前蘇聯科學家卡爾達肖夫的文明等級指數來說,如果一個文明可以達到2級文明,那麼,這個文明就可以變成恆星文明,將所在恆星系統的恆星能量全部「榨取」,用來隨時補充自己一樣。
  • 人類或成功掌握從黑洞提取能量的方法,英國科學家成功進行實驗
    英國物理學家羅傑·彭羅斯提出了一種可以從黑洞中提取能量的方法。他提出了一個機制,一個可以從黑洞中提取旋轉能的機制。就是可以將一個物體沿著黑洞旋轉相反的方向拋進黑洞,在物體墜入黑洞的途中會因為黑洞強大的潮汐力被分裂成兩半,其中一半墜入黑洞,另一半則會飛出「貯能區」。
  • 都說黑洞「一毛不拔」科學家卻想「榨取」能量 未來或成星際旅行「充電站」
    想像一下,如果在星際旅行時遭遇黑洞,將是一件多麼恐怖、絕望的事情。然而,對這個連光也無法逃脫的「魔窟」,科學家們卻想要從中「榨取」能量,為我所用。  近期,一個國際研究團隊通過物理實驗,嘗試著去解答這個困擾科學家半個多世紀的問題——我們可以從黑洞中獲取能量嗎?該研究成果近期發表在《自然物理學》期刊上。
  • 實驗證明可以從黑洞中提取能量
    ,可以從轉動的黑洞提取能量,現在,這一理論終於得到了實驗驗證。物理學家通過對所需組件的模擬,證明彭羅斯機制確實是可行的,如果我們能夠開發出適當的方法的話,可以將黑洞中的一些旋轉能量提取出來。黑洞是狂野的。
  • 利用黑洞來「發電」!科學家太瘋狂了,想從黑洞「榨取」無限能量
    根據數據顯示,在宇宙中,質量超過太陽10倍的黑洞數量,是以「億」為單位計算的,而且考慮到黑洞也存在著巨大的能量,早在50年前,就已經有科學家提出從黑洞中「榨取」能量,這真的可以實現嗎?
  • 它是一個超大質量黑洞,質量是太陽的100萬倍,以50%光速瘋狂旋轉
    有的超大質量黑洞其質量能夠達到太陽的上百億倍,那才是真正可怕的宇宙黑洞。科學家探索觀測星空,最感興趣的一類天體就是超大質量黑洞,它是宇宙最神秘最強大的一種天體,如果能夠研究透黑洞的奧秘,或許能夠揭開宇宙很多的謎團,甚至宇宙的起源以及一些終極謎團都跟黑洞有關。
  • 我們能否利用黑洞的能量,解決能源問題
    美國的哥倫比亞大學最新研究表明,通過重連磁場線,我們可從黑洞中提取能量。這聽起來有一定的科幻色彩,但愛因斯坦在廣義相對論就有一個引人注目的預言——旋轉的黑洞擁有大量可利用的能量。過去 50 年裡,科學家一直努力試圖獲得黑洞能量。
  • 外星人可製造黑洞炸彈從黑洞邊緣抽取能量?
    1969年,數學物理學家羅傑·彭羅斯提出一種方法實現該目標,該方法被稱為「彭羅斯進程」。科學家猜測,外星人或者未來人類可利用這種方法製造「黑洞炸彈」,從而獲取黑洞能量,然而,迄今為止「彭羅斯進程」所涉及的一些物理學原理未經實驗驗證。目前,近期出版的《自然物理》雜誌發表了有關該研究涉及的一些物理學原理。
  • 我們可以利用黑洞中的能量嗎?
    廣義相對論的一個傑出預言是,旋轉的黑洞有大量可利用的能量。在過去的50年中,科學家們試圖探索出釋放這種力量的方法。諾貝爾物理學家羅傑·彭羅斯提出了一種理論,即粒子崩解可能會從黑洞中吸收能量。史蒂芬·霍金提出黑洞可以通過量子機械發射來釋放能量。羅傑·布蘭福德(Roger Blandford)和羅曼·扎納克(Roman Znajek)建議將電磁轉矩作為能量提取的主要手段。
  • 我們能利用黑洞的能量嗎?或可解決能源問題
    這聽起來有一定的科幻色彩,但愛因斯坦在廣義相對論就有一個引人注目的預言——旋轉的黑洞擁有大量可利用的能量。過去50年裡,科學家一直努力試圖獲得黑洞能量。諾貝爾物理學獎的獲得者羅傑·彭羅斯(Roger Penrose)提出理論稱,粒子衰變可從黑洞中吸收能量。著名科學家史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)稱,黑洞能通過量子力學釋放能量。
  • 有關黑洞的8個瘋狂事實
    關於黑洞的任何其他區分信息都被認為是「毛」,並且被認為會消失在黑洞難以穿透的事件視界之後,黑洞周圍的邊界使包括光在內的任何物體都無法逃逸。到了2016年,著名物理學家史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)提出黑洞實際上是由怪誕的零能量粒子構成的華麗髮型,這種多毛的團聚包含有關黑洞消耗的物質的信息。
  • 人類的未來—如果可以,我們該怎麼從黑洞獲取能量?
    ,如果你能將某些東西扔到黑洞中,在旋轉的黑洞的影響下,物質被擠壓,圍繞著黑洞旋轉並落向黑洞,且速度越來越快被壓的也越來越緊,開始對自己產生強烈的摩擦,基本上可以理解為自己燒自己,我們也可以在恆星周圍看到這種結構。
  • 宇宙黑洞是個能量體進入其中的物體會獲得無限能量
    對空間和科學感興趣的人都知道,黑洞的正中心有一個奇點,還有一個事件視界,在這個邊界上一旦黑洞經過,任何東西都不能返回。但黑洞的複雜結構中還有其他因素。例如黑洞周圍的封閉區就是層,這項新的研究圍繞著黑洞的層展開的。層是視界的外部區域。1969年,彭羅斯提出了一個理論,如果你把一個物體放入層,它就會產生能量。