霍金去世一周年，他留下的霍金輻射能否打造出「黑洞版戴森球」

今天是霍金去世的一周年紀念日，霍金生前留下了最大的財富或許就是提高了公眾對宇宙的認知，其中對黑洞的科普尤為突出！

宇宙的神秘不需要我再去多說明什麼，無法探知的邊界，各種神奇的天體，充滿著反常各種現象。這些都無時無刻不在吸引著人類，我們渴望探索宇宙，利用宇宙，甚至是征服宇宙。對於文明的發展我們以能用來與通訊交流外行星的能量的多少為基礎劃分出了所謂的卡爾達舍夫等級。

我們清晰的認識到自己還未完全到達第一等級，甚至以我們的想像力也只能想到利用整個銀河系系統的第三等級，以此為基礎不妨想想到達第三等級要多麼困難？

所謂第三等級與第二等級的不同在我看來並不是說僅僅是第二等級的堆疊，而是對更難利用資源的征服，例如：黑洞

黑洞的分類

目前主流根據黑洞本身的物理特性質量，角動量，電荷將其主要分為三類，分別沒有角動量也不帶電的史瓦西黑洞，具有角動量但不帶電的克爾黑洞，具有角動量並帶電的克爾—紐曼黑洞。其中克爾黑洞是目前科學家最為了解的黑洞，接下來的所有說法都基於克爾黑洞。

旋轉的黑洞

所謂具有角動量不帶電的黑洞，以不太科學，通俗的話來講就是旋轉不帶電的黑洞。

那麼既然如此我們是否可以利用這一點來獲取能量呢？其實在理論上確實有這一方法，其名叫Penrose process-Wikipedia，簡單來說就叫Penrose過程，中文名叫彭羅斯過程。

大概原理就是：因為克爾黑洞自身的時空特性，允許在能層內可以存在負能軌道。那我們不妨想想，假設現在有一個物體飛進了克爾黑洞的負能軌道，並且讓這個物體在負能軌道分裂，一部分留下來，一部分飛出去。由於能量守恆定律，那麼飛出去的那部分所帶能量就會大於之前整個物體所帶的能量，也就是說利用了黑洞的能量。

當然隨著這個過程的進行，黑洞自身的角動量會逐漸變小，最終可能變為史瓦西黑洞。而且這個過程最多可以提取29%的黑洞能量。

霍金輻射

雖然說彭羅斯過程理論上確實可以提取黑洞的能量，但也最多到達29%，這自然滿足不了利用整個星系能量的要求，這時我們不妨回想下霍金輻射這一理論。

霍金輻射是著名物理學家斯蒂芬·威廉·霍金在1974年提出的理論，他認為黑洞並不是只吞不吐的天體，而是會不斷放出虛粒子帶出能量，因此黑洞並不是永恆的。

那麼我們是否可以去利用這些能量呢？我不由得想起了一個裝置，那就是戴森球！戴森球其實是物理科學家戴森提出的用來包裹恆星進而開採恆星能源的人造天體！所以我們經常說戴森球是二級文明的標誌，其靈感來源就是因為在太陽系中來自恆星的輻射只有不到10%被各大行星所接收，戴森認為要想成為高度發達的文明就必須將資源最大限度的利用起來，所以利用一個巨大的球狀結構將恆星包圍起來是必然的。

既然如此，那麼為什麼我們就不能有一個結構將黑洞包圍起來呢？成為「黑洞版戴森球」！但是現實卻為這一想法畫上了句號，那就是因為黑洞輻射的能量太小了，以最小3倍黑洞來說其輻射能量的功率才是10的負29次方瓦，這是什麼概念？連一個細胞都養不起。而且黑洞霍金輻射的功率是與黑洞質量成反比的，所以越大的黑洞釋放的能量反而會更小！

總之直接利用黑洞的能量面臨著許多問題，以上的兩種方法均是科學幻想，不具有論證意義，並且其中並沒有考慮方案的實施難度，例如如何將一個物體扔進黑洞，我們又如何知道物體進入了黑洞，又如何控制其分裂，再或者建造一個「黑洞版戴森球」所需要的材料，又如何建造，如何收集黑洞輻射出來的虛粒子等等問題。

當然某些朋友可能會說是否可以利用黑洞吸積的過程，或許也是一種方法，但與我們所說的直接利用黑洞能量有所出入，這裡不做討論。總之是你否認為人類有可能利用黑洞能量呢？

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