黑洞,超级宇宙怪物,能将靠近它的一切物质吞没,甚至光线。可你知道吗,人类不仅可以人工制造黑洞,而且还能驾驭它、让它为人类服务,甚至用黑洞充当星际旅行飞船的引擎。
这样的构思在科幻小说中屡见不鲜,乔·霍尔德曼在《千年战争》就有所提及,但并未详细阐述其原理,而首创此概念的是科幻大师阿瑟·C·克拉克。在1976年出版的《地球帝国》中,克拉克描述了一种被称为“渐进线引擎”( Asymptotic drive)的装置,那实际上是一个极其微小的黑洞:
“请注意显微镜的中心位置。”
杜坎照做了。他发现十字线附近有一个微小的突起,“看到了,它比针尖还小。没有显微镜就根本看不见。”
“针尖?它比针尖小多了!甚至比原子核还要小。实际上,你看到的并不是它,而是它制造的一团混沌罢了。”
微型黑洞想象图
可能制造出黑洞的大型强子对撞机
最近,美国堪萨斯州立大学的两位科学家——克莱恩和肖恩——发表了一篇论文,探讨了将想象中黑洞引擎付诸现实的可能性。
其实,黑洞并不“黑”,它不停地释放着霍金辐射,自身的能量和质量随时间递减。对大型黑洞来说,霍金辐射微不足道,但微型黑洞就能飞速地将质量转化成巨大的能量。
这便是制造黑洞引擎的理论基础。据此,克莱恩和肖恩推导出用于驱动飞船的黑洞必须满足以下条件:
1. 要有足够的寿命。
2. 要能在恰当的时间内加速到接近光速。
3. 要足够小,以保证能量能被驾驭。
4. 要足够大,以保证能量能被收集。
5. 质量要与宇宙飞船相匹配。
克莱恩和肖恩发现,半径为数阿米的黑洞大致满足以上条件。这样的黑洞的质量可达几百万吨,寿命从数十年到数百年不等,而寿命为数百年的黑洞能在几十年内加速到接近光速。如果黑洞更小,效果会更好。比如,一个直径0.9阿米、重606,000吨的微型黑洞可以产生160千万亿瓦特的功率,在20天中将自身加速到10%光速。但这样小的黑洞可能在飞船抵达目的地之前就消耗完自身的质量,所以途中必须及时补充“燃料”。
为了驾驭黑洞产生的能量,使其为飞船所用,克莱恩和肖恩设想了一个叫“电子气镜”的装置,它围在黑洞四周,能将黑洞辐射出的能量从飞船尾部反射出去,推动飞船前进。
黑洞引擎不仅能轻松地将飞船加速到光速,最重要的是,它还能把物质转化为能量,从而制造出新的黑洞引擎,获得源源不断的庞大驱动力。较之于科幻小说中经常出现的另外两种星际旅行方式——曲速引擎和虫洞——黑洞引擎在物理上实现的可能性更高。
黑洞虽然听起来神秘恐怖,但为人来打开广阔宇宙空间之门的,说不定正是这一头宇宙怪物呢。
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