人類未來或可從雙黑洞系統獲取能量進行星際旅行

　　人類或許可以通過一種名為「光環驅動器」的全新方法，從雙黑洞系統獲取能量。圖中是黑洞的想像圖。

　　新浪科技訊 北京時間3月25日消息，據國外媒體報道，一位常春藤聯盟的天文學家宣稱，人類或許可以通過一種名為「光環驅動器」（Halo Drive）的全新方法，從雙黑洞系統獲取能量，從而實現無需燃料的星際旅行。

　　這位名為大衛·基平（David Kipping）的天文學家來自美國哥倫比亞大學，他表示，理論上外星人可能已經在我們不知情的情況下使用這種技術了。光環驅動器推動飛船的原理主要是利用「引力鏡」來吸收黑洞的能量。引力鏡是指黑洞的某一區域在吞噬物質之後，又將物質以同樣的方向拋射出去。

　　「在宇宙中搜尋智慧生命，往往是在考慮假想先進文明的可能活動，以及可能由此產生的相關技術特徵的指導下進行的，」大衛·基平在2月28日發表於預印本期刊網站arXiv的論文中寫道，「沿著這些方向，本研究考慮了一個先進文明如何利用光帆概念進行相對論式高效推進的可能性。」

　　科學家已經觀察到，當光子進入引力鏡區域並隨後被射回時，它們不僅從旅程中獲得了速度，而且還保留了一部分動能。大衛·基平表示，利用這些返回的光子——稱為「迴旋鏢光子」（boomerang photon）——星際旅行者可以從中收集能量，達到比黑洞高133%的速度。

　　這種從黑洞中獲取能量的方法不僅可以避免過於靠近危險的極大引力空間，也將使飛船極難被探測到。很長時間以來，天文學家一直將黑洞視為一種引力彈弓，可以幫助將物體推入遙遠的太空。

　　在「引力彈弓效應」中，某個天體（如行星或衛星）可以將飛船「投擲」出去並使其加速。1963年，著名物理學家弗里曼·戴森（Freeman Dyson）提出，任何體積的飛船都可以利用成對的緊密天體（如白矮星或中子星）的引力彈弓效應達到相對論速度——顯著接近光速的速度（戴森最著名的構想是被稱為「戴森球」的巨大球形結構，先進文明通過戴森球將整個恆星囊括在內，捕獲其絕大部分能量）。

　　然而，這些成對衰亡恆星具有極端的引力和有害輻射，其引力彈弓效應可能會損壞飛船。相反地，大衛·基平指出，引力或許可以提高射向黑洞邊緣的激光束能量，從而為飛船提供幫助。黑洞具有強大的引力場，可以扭曲光子的路徑，使其不落入黑洞內部。

　　1963年，物理學家馬克·斯塔基（Mark Stuckey）提出，黑洞在理論上可以作為一個「引力鏡」，即黑洞的引力可以將光子彈回，使其飛向光源。大衛·基平計算出，如果一個黑洞朝著光子來源運動，那迴旋鏢光子就可以帶回黑洞的部分能量。黑洞的移動速度越快，光環驅動器從中獲取的能量就越多。因此，大衛·基平認為應該利用合併之前彼此高速螺旋運轉的雙黑洞。

　　大衛·基平說：「某個文明可以利用黑洞作為星系航點，但這些航點將很難遠程探測到，除非出現雙黑洞合併率升高或較高的雙黑洞偏心率。」因此，如果某個文明具有足夠接近黑洞的能力，在理論上就可以在我們不知情的情況下，利用光環驅動器方法進行星際旅行。天文學家或許可以通過觀察雙黑洞合併是否發生得更加頻繁來尋找外星生命使用光環驅動器的跡象。

　　大衛·基平的研究主要基於成對黑洞彼此環繞運轉時可以達到相對論速度。儘管銀河系中估計有1000萬對雙黑洞，但大衛·基平指出，只有少數雙黑洞能以相對論速度長時間彼此環繞運轉，因為大多數雙黑洞會很快合併。不過，他認為一些孤立旋轉的黑洞也可以幫助光環驅動器達到相對論速度，「而且我們已經知道有許多超大質量黑洞以相對論速度旋轉」。

　　光環驅動器的一大缺點是「必須前往最近的黑洞，」大衛·基平說，「這就像一次性支付高速過路費。你必須耗費一定能量才能到達最近的入口，但接下來，你就可以想走多遠就走多遠。」

　　光環驅動器只有在非常靠近黑洞——大約是黑洞直徑的5到50倍——的距離上才能發揮作用。「這就是你首先必須非常接近黑洞的原因，也決定了你無法以此輕易地跨越數光年的距離，」大衛·基平說，「我們仍然需要先找到某種方法，到達鄰近的恆星，然後才能進入星際『公路系統』。」

　　大衛·基平表示，與其他假想的星際旅行方式相比，光環驅動器的另一個主要好處是可以極大地減少對燃料來源的需求。其他理論上的星際旅行方式都要求飛船加速到所謂的相對論速度，但這需要大量的燃料，而這些燃料本身也具有質量，反過來要求推進器的功能更加強大。相比之下，光環驅動器只需要從黑洞中採集光子即可。裝配有光帆的飛船可以利用激光來推動自己前進。

　　2016年，物理學家史蒂芬·霍金與投資人尤里·米爾納共同宣布了「突破攝星」（Breakthrough Starshot）項目的正式啟動。該項目的初期投資為1億美元，計劃研發名為「星片」（StarChip）的光帆飛行器，以五分之一光速航行約20年，到達半人馬α星——距離我們最近的恆星系統。

　　黑洞裡面有什麼？

　　黑洞是宇宙中最奇特的天體之一，它們的名字來源是：沒有任何物體可以逃脫它們的引力，即使是光線也不能。如果你冒險接近黑洞並穿過所謂的事件視界，即光線也無法逃脫的邊界，那你將永遠被困在黑洞中，或者被摧毀。

　　對於小型黑洞，無論如何你都不可能在如此近距離的接觸中倖存下來。靠近事件視界的潮汐力足以將任何物質拉伸到一串原子的程度，物理學家將這一過程稱為「麵條化」（spaghettification）。

　　但對於大型黑洞——比如銀河系等星系中心的超大質量黑洞，其質量相當於一顆恆星質量的數億倍甚至數十億倍——穿越事件視界可能就會平安無事。科學家認為，我們是有可能在進入黑洞世界的過程中存活下來的。

　　物理學家和數學家一直想知道黑洞裡面的世界是什麼樣的。他們轉向愛因斯坦的廣義相對論方程來預測黑洞內部的世界。這些方程很有效，直到觀察者接近黑洞中心或奇點。在理論計算中，那裡的時空曲率會變為無窮大。（任天）

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