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宇宙探索:黑洞可能是高級文明的理想棲居之所

2024-04-02科學

黑洞想象圖

對於宇宙中的高級文明來說,黑洞附近其實相當宜居。原因在於,黑洞巨大重力所蘊含的能量非常龐大,提取的技術從原理上來說相當簡單。大家都知道,按照愛因史坦的質能方程式,任何有品質的物體都蘊含著巨大的能量,可以稱之為靜能。一個化學或者物理過程的能量利用效率,可以用該過程釋放的能量占靜能的比例來衡量。

愛因史坦質能方程式

目前,人類利用能量最常見的方式是燃燒,煤、天然氣、石油都是這種方式,其能量利用效率僅為十億分之一。也就是說,完全燃燒一噸的燃料,只釋放了1豪克品質所蘊含的靜能。核分裂,目前所有核電廠所使用的方式,就好很多了,能量利用效率接近0.1%,比燃燒高了幾百萬倍。核融合,也就是我們太陽的能量來源,就更可觀了,是核分裂的將近10倍,效率高達百分之0.8%,怪不得大家都說可控核融合是人類能源的未來。

可控核融合是人類能源的未來

但是這些,在黑洞面前都不夠看。不旋轉的史瓦西黑洞,能量利用效率高達10%,是核融合的10倍。而旋轉的克爾黑洞,能量利用效率可以達到恐怖的42%。而且單從原理上來說,利用黑洞能量的方式相當直觀。物理學家潘洛斯曾提出過一個叫做「潘洛斯過程」的黑洞能量提取方法,專業描述非常復雜,但簡單來說就是扔垃圾,原理和將石頭從高處扔到地上獲得動能一樣,水電站也是利用高度差將水的重力勢能轉化為電能。

計算表明,將物質沿特定軌域拋向黑洞,就能將其靜能高效轉化為可供利用的能量,而目前水電站從100公尺高流下的水流中獲取能量的效率僅為百億分之一。這過程簡直不要太完美,能量利用和垃圾處理完美結合。這樣的文明可以將沒用的垃圾直接扔到黑洞裏,完全不會產生任何汙染和有害殘留,相當環保,還能輕輕松松獲得巨大的能量。

當然,最牛逼的還是正反粒子湮滅,能量轉化效率為100%。但可惜我們的宇宙中,反物質非常少,無法大規模利用。