為甚麼天文學家認為，黑洞才是宇宙終極能源？

爲什麼天文學家認爲黑洞纔是宇宙終極能源? 提到黑洞,大部分人都會以爲它是一個極度貪婪的巨型吸塵器。 它大量的吸入各種物質,迅速增加自身的質量和能量, 不論什麼東西靠近黑洞都會被吞噬,連光也不例外。 但在天文學家眼裏,黑洞其實是宇宙中寶貝, 因爲它的引力透鏡現象就相當於宇宙中的望遠鏡, 能幫我們看到更遙遠的深空天體。 1969年,英國物理學家和數學家潘羅斯, 發明了從黑洞中提取能量的過程,也就是潘羅斯過程。 這個操作的核心就是把物質扔進克爾黑洞裏面, 達到竊取黑洞能量的目的。 更準確地說,是在黑洞的事件,世界之外做文章。 因爲再進一步的話,連光都跑不出來,更別說什麼能量了。 克爾黑洞和一般的黑洞不同,它是一種會旋轉的黑洞, 產生的離心力讓黑洞變長, 並且在事件世界和禁止極限之間生成一個洞圈, 進入洞圈的物體雖然獲得了黑洞的引力和加速度賦予的能量, 但是還是能跑出來的。 這樣一來,如果物體在適當的地點分裂成兩半, 其中一半將會被吸進黑洞裏, 另外一半則會被推到洞圈外面。 關鍵就在於被推出來的這部分質量或者說能量, 是能夠繼續靠近黑洞繼續分裂,再次生成新的能量的。 這樣一來在整個過程裏,黑洞就相當於一個發電機一樣, 理論上來說物體質量的20.7%都能被純能化利用, 相較之下可控核聚變只有0.4%, 因此不考慮正反物質湮滅的話, 黑洞就是宇宙中最高效的能量源。 除了動能外,黑洞吸積盤的熱量能達到100萬度左右, 如果也能被回收利用,比如用戴森球包裹的話, 從黑洞那裏得到的回饋可以達到5倍之多。 那麼宇宙中現在有沒有這種裝置呢? 旨在搜尋外星文明的SETI計劃, 目前已經發現了20個疑似戴森球的恆星, 它們的亮度都曾在短時間內下降過, 但也有可能只是星際塵埃運行到了它們和地球之間, 阻擋了我們的視線而已。 無論如何,利用恆星和黑洞的能量至少在理論上是可行的。 對於我們的太陽系來說, 建造戴森球大概需要一個木星的質量, 但問題是, 木星質量的物質移動肯定會導致太陽系的隱蔽混亂。 所以,天文學家認爲戴森球只能存在於單獨的恆星系中, 像太陽系這種擁有多達8顆行星的恆星系, 是不適合建造戴森球的。 1975年,霍金基於量子力學提出了黑洞輻射理論, 認爲黑洞邊緣附近的正反虛粒子湮滅, 會導致黑洞的質量流逝,也叫黑洞蒸發, 並且質量越小的黑洞蒸發速度越快, 一般的黑洞則需要數萬億年甚至更久才能蒸發完畢。 由於目前的對撞機功率不足以產生黑洞, 宇宙中的天然黑洞距離又太遠,難以偵測到輻射, 因此直到霍金去世,他的黑洞蒸發理論也沒得到驗證。