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宇宙超级文明或能制造迷你黑洞供应能源(图)  

2012-11-30 10:28:48|  分类: 圈子科技经典 |  标签: |举报 |字号 订阅

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科学家认为外星先进文明可能会使用黑洞作为能源科学家认为外星先进文明可能会使用黑洞作为能源

 北京时间11月28日消息,据国外媒体报道,先进的外星文明将不可避免的面临指数级的能源需求增长以满足不断增长人口的需要。他们将不得不殖民附近的行星和小行星以获取新的生存空间。但是除此之外他们还有其它的能源选择吗?

  一种可能的想法是“戴森球”,也就是一种包裹住一颗恒星并汲取其大部分能量的球体。然而这将是一项惊人的大工程,甚至将牵涉到解体卫星和小行星这样的任务,这样的规模是让人难以想象的。

  天体物理学家们很清楚,宇宙中的终极能源将是黑洞,尤其是那些“食物充足”的超大质量黑洞。这些黑洞的质量一般都相当于太阳的数十亿倍,它们发出的剧烈光芒甚至能穿越整个宇宙。这些黑洞的巨大引力场允许实现完全的质能转换,这是最高效率的产能方式。而它们深邃的引力势阱则可以锁住足够多的能量,不让其随意逃逸。

  而对于一个高度发达的技术文明社会,他们或许将能够研制出电池大小的人造黑洞用于日常生活。美国堪萨斯州立大学的路易斯·克莱恩(Louis Crane)和肖恩·威斯慕兰(Shawn Westmoreland)的计算显示一个100万吨质量级别的黑洞,其直径不到一个原子半径大小,这样的一个黑洞在一年内便可以被制造出来。

  这也就是说,如果一个高度发达的技术文明首先建造覆盖整个亚利桑那州大小的太阳能板并获取足够建造一个黑洞的能量,那么这一巨型太阳能帆板系统将会产生一个巨大的伽马射线束,并最终形成一个辐射圈,通过其自身引力场获取能量,然后便陷入塌缩——一个黑洞出现了!

  正如科幻作家亚瑟·克拉克(Arthur C. Clarke)在其科幻小说“地球帝国”中所描述的那样,要想制造这种黑洞机器,你将需要用到一整个小行星。一旦外星文明社会建成了他们的第一个黑洞,他们就会利用这一黑洞的原始能量来制造任何数量的子黑洞,并将其作为额外的发电站。

  这种电站包括一个亚原子尺度的外圈,其产生的能量将用于驱动热电机。甚至这些高级技术文明社会可能会开发出伽马射线太阳能电池,它可以直接从这些黑洞产生的辐射中获取能量。

  有了这种上帝般的能源在手,对于这样一个外星帝国而言,星际飞行将会变成家常便饭。克莱恩和威斯慕兰写道:“这样一个文明拥有的能源供应将会变得不可思议地充裕。他们将可以随心所欲的改造整个星系。”

  相比大量的反物质,黑洞更加安全,操作起来也相对容易一些,而反物质到目前为止一直是人类所设想的未来星际飞船候选能源之一。要想束缚住反物质是一个很大的问题。和反物质不同,黑洞会自我圈闭。另外,使用黑洞驱动所消耗的能量将比达成相同目的但使用反物质驱动少数百万倍。

  有很多方法可以提取出束缚于亚原子尺度黑洞中的能量来用于星际驱动。从这些微型黑洞中发出的高能辐射可以被收集起来,转化为电子和正电子对。这些粒子对最后会由磁力线引导,直接导入飞船的准直喷流之中用于驱动飞船前行。但是这些用于驱动星际飞行的黑洞必须能在整个星际航行期间持续功能,这就意味着它们不能太快蒸发耗尽。这样的黑洞的质量必须在飞船载荷的可承受范围之内,但是又必须能够产生足够强大的推进力以便将飞船加速至一个合理的光速比值。

  这两位作者借助现有的物理学原理一一否决了其它星际航行的备选能源方案。冲压式喷气发动机需要吸进大量氢原子作为能源,但是它在飞行时产生的阻力甚至会超过它产生的动力。而设想从地球上发射一束激光来驱动飞船的想法则会面临激光束衰减的问题。作者提出,通过在伽马射线波段展开巡天,或许将可以探测到这种星际飞船飞行时产生的伽马射线辐射。除此之外,当这种使用黑洞驱动的飞船飞行时将会在时空中产生高频率引力波。我们可以设计一种专门针对这种特定引力波探测的设备仪器。

  使用这样的设备进行巡天,一旦探测到这样的确认信号,这将是外星技术文明存在的证据之一。当然,天文学家们在那之后所做的第一件事情就是排除所有可能的自然原因。然而,假如我们没有可以进行此类探测的物理手段,那么有朝一日我们仍然会突然发现自己并非宇宙中唯一梦想遨游星系之间的智慧生命。(晨风)

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