利用黑洞發電？科學家：有兩種方案，高級文明可能就在這樣做

黑洞的無限能源
在宇宙中，沒有什麼天體比黑洞更加恐怖了。任何物質如果膽敢闖入黑洞的引力範圍，就會走上一條不歸路，被黑洞無情地吞噬。

可以想像，如果未來真的具備這樣的星際航行能力了，人們對於這種宇宙怪獸也是避之唯恐不及。但是，科學家們不僅對它充滿了興趣，甚至還想要接近黑洞。他們這種想法看起來有些大膽，如果你聽了他們的計畫，甚至只能形容為瘋狂了，因為科學家們不僅想要看看黑洞的真面貌，甚至還要用黑洞發電，給人類提供能源！
我們都知道，黑洞具有著無與倫比的質量和引力，而在相對論和量子力學的原理下可以知道，黑洞也因此具有非常驚人的能量。大部分人將這種能量看作是一種傷害，而科學家卻看到了其中的機會。如果我們採用巧妙的方法，就能夠利用黑洞的能量為自己所用。或者說，宇宙中如果存在一些高級文明，那麼他們可能已經在這樣獲取無限的能源了。

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彭羅斯過程

我們知道，2020年的諾貝爾物理學家頒給了著名的理論物理學家羅傑·彭羅斯，以表彰他在黑洞領域的卓越貢獻。在1969年的時候，彭羅斯就提出了所謂的彭羅斯過程，提出了從黑洞中攫取能源的可能。
通常我們討論黑洞時，討論的焦點都是黑洞的奇點和事件視界。而在事件視界之外，還有一個通常被忽略的區域，叫做能層，而能層的邊緣叫做靜界。在靜界和事件視界之間的能層範圍內，由於黑洞的恐怖質量和它的自轉，會導致這裡的空間發生扭曲，這叫做慣性系拖曳效應。這個效應是從愛因斯坦的廣義相對論推導出來的，通俗地說，這就類似於你在水面上旋轉一個盤子，盤子周圍的水也會跟著旋轉。

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彭羅斯告訴我們：當物質落入黑洞的能層範圍內時，會被撕裂成兩部分，其中一部分落入黑洞的奇點內，另一部分會獲得黑洞的能量，逃離黑洞的引力。根據彭羅斯的計算，被射出的物質所攜帶的能量比進入黑洞能層時要大了21%。而這些物質所攜帶的能量，理論上是可以被智慧生物所利用的，雖然實際上的確難度極大。
在去年6月份的時候，《自然物理學》發表了格拉斯哥大學天體物理學家團隊的一篇論文，驗證了彭羅斯的猜想，並且提供了尋找旋轉黑洞的方法。
正所謂條條大道通羅馬，攫取黑洞能量的方式也不止這一個。最近，科學家們又提出了新的想法，也可以實現“火中取栗”的設想。

Blandford-Znajek過程

這個理論叫做Blandford-Znajek過程，和彭羅斯過程不同的是，它所利用的不是黑洞和吸積物質所產生的能量，而是利用黑洞和周圍電磁場的相互作用，從而提供大量能源。
但是，這個過程和彭羅斯過程也有很多相似之處。首先，我們同樣需要一個在自轉的黑洞，而且能源產生的區域同樣位於能層之內。在能層範圍內，由於自轉黑洞的拖曳效果，導致這裡的磁場線發生反覆的斷裂和重聯過程。在這個過程中，等離子體同樣也會在兩個不同的方向上獲得接近光速的速度，一部分落入事件視界之內，另一部分則會逃逸出來。

來自哥倫比亞大學的天體物理學家Luca Comisso和智利阿道夫.伊巴涅斯大學的物理學家Felipe A. Asenjo最近發表了最新的合作成果。他指出：“通常來說，黑洞都是被等離子體粒子’湯’所包圍，這些等離子體就帶有磁場。根據我們的理論，當磁場線斷裂並重聯時，只要在合適的條件下，它們就可以將等離子體粒子加速到負能量狀態，從而把黑洞的能量拖出來。”
從黑洞內部的角度上來看，那些被吞噬的粒子都被賦予了負能量。而站在黑洞以外的空間來看，逃逸出來的粒子則具有強大的正能量，從而被智慧生命所利用。理論上來講，只要黑洞在不斷地吞噬那些負能量的等離子體，那麼它就可以持續向外噴射出具有正能量的等離子射流。長期以往，這個黑洞幾乎可以說就是一個無限的能量來源，想一想就令人興奮。

Asenjo指出：“根據我們的計算，這種等離子供電的過程可以獲得150%的效率，這是地球上運行的任何發電廠所遠遠不能企及的。獲得的效率提高到100%以上並非不可能，因為黑洞中有能量洩漏出來，而這些能量就是被免費贈予了這些逃逸出黑洞的等離子體的。”
這項研究給我們打開了一扇新的大門，幫助我們看到了另一種從旋轉黑洞中攫取能量的方式。
“瘋狂”的未來

當然，對於現在的人類來說，想要利用這種能源是有點異想天開，但這絕不意味著這項研究是徒勞無功。

如果宇宙中存在著某種高級文明的話，他們或許就有可能通過這樣的方式來獲得能源。畢竟，如果科技水平遠遠超過今天的人類的話，發展和生活所需要的能源也將是我們所無法想像的。而像黑洞這樣極端的天體所釋放的極端能源，對於這樣的文明來說就非常有效了。
即使宇宙中沒有這麼高級的文明，隨著人類的發展，我們未來或許也會達到這樣的水平，那麼這樣的能源獲取方式對於我們來說也非常重要。宇宙中到處都有黑洞的分佈，如果未來的人類要進行星際航行，那麼這些黑洞就像是一個個加油站，幫助人類航天器補充能源。