我们能从黑洞中获取能源吗？

【彩奇分享】

　　2018年3月14日，物理学家史蒂芬·霍金于剑桥的家中逝世，享年76岁。

霍金的一生中，提出过很多惊人言论，比如从黑洞中获取能源。

　　有朝一日，太空电梯能够将物质运送到地球以外。

但是，我们能在黑洞附近建造一架足够结实的电梯吗？

　　总有一天太阳会陨落，供其进行核聚变的燃料会耗尽，世界会变得阴冷。

如果届时地球仍然健在，人类将会坠入永恒的严冬中。

当可见宇宙范围内所有星系中的所有恒星的能源都会被消耗殆尽、没有任何剩余能源可用时，他们肯定会把目光投向最后的能量仓库：黑洞。

我们的后代能从黑洞中获取能源，并延续我们的文明吗？

　　虚幻的希望

　　乍看之下，从黑洞中提取能量或者其他任何东西都是不可能的。

毕竟，黑洞被一个事件视界包围着，这是一个有去无回的球面，球面内的引力场会变得无限大。

任何误入这个球面的东西都注定会毁灭。

因此，一台抡着大铁球，企图从视界上破开一个洞，从而把能量释放出来的吊车不仅不会成功，自己反而会被破坏，连带着不幸的驾驶员一起被黑洞吞没。

投入黑洞的炸弹非但不能摧毁黑洞，反而会让它变得更大，增加的量就等于炸弹的质量。

进入到黑洞中的任何东西都无法出来：陨石不能，火箭不能，甚至光也不能。

　　我们过去基本上就是这么认为的。

但是，斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）在1974年发表的那篇让我最为震惊，也最为兴奋的物理学论文证明，我们过去的想法是错误的。

在雅各布·贝肯斯坦（Jacob D。

Bekenstein，目前就职于耶路撒冷希伯来大学）的早期思想的基础上，霍金证明黑洞会泄漏出少量辐射。

如果你掉入黑洞的话还是会死，不过，尽管你本人永远无法逃出来，但你的能量可以出来。

这对于未来的黑洞能源开发者是一个好消息：能量是可以逃出来的。

　　能量能够逃离出来的奥秘，隐藏在量子力学的神秘世界中。

量子物理的一个标志性现象是，粒子可以穿过本不可能穿过的障碍。

一个向着势垒（势能比周围高的区域，在经典物理范畴内，粒子的能量必须足够高才能从这个区域翻越过去）运动的粒子有时会出现在势垒的另一边。

不要在家里尝试这种行为——将自己撞向一堵墙，你是不可能毫发无伤地出现在墙的另一边的。

但是，微观粒子的隧穿效应就容易得多。

　　量子隧穿是α粒子（一个氦核）能够挣脱放射性铀核的原因，也是霍金辐射能从黑洞中泄露出的原因。

粒子挣脱事件视界并不是直接突破了那近乎无限强的引力场，而是通过量子隧穿实现的。

（当然，没有人见过黑洞辐射。

但这是将量子力学应用到弯曲时空所得到的令人信服的数学结果，任何人都不会怀疑的。

）

　　由于黑洞会发出辐射，我们也许就有希望获取它们的能量。

但真正的困难在于细节方面。

无论我们如何去尝试提取这些能量，都将困难重重。

　　一个简单的方法就是等待。

经过足够长的时间后，黑洞会一个光子一个光子地将自己的能量释放回宇宙中，进入我们等待的双手里。

每损失一点能量，黑洞都会减小一点，直到最后消失不见。

从这个意义上来说，黑洞就像一杯美味可口的咖啡，你不能接触它的表面，否则就会被引力撕裂。

但仍然有一种办法可以享受到这杯危险的咖啡，那就是等着它蒸发，然后吸入蒸发出的气体。

　　遗憾的是，虽然等待是一个简单的办法，但这个过程极其缓慢。

黑洞非常黯淡，一个质量与太阳相等的黑洞，发出的辐射相当于温度低至60纳开尔文的黑体（也就是说，这个黑体的温度距离绝对零度只有0.00000006度）。

20世纪80年代以前，我们还无法在实验室中将物体冷却到那样的低温。

要使一个质量相当于太阳的黑洞完全蒸发掉，需要的时间无比漫长，是现今宇宙年龄的1057倍。

一般来说，一个黑洞的寿命等于其质量的立方——m3。

因此，我们浑身打颤的后代们必须要加快行事才行。

　　开采黑洞大气

　　有一个原因，可以让我们的后代保持乐观：并不是每一个挣脱了黑洞视界的粒子都会逃逸到无穷远的地方。

实际上，几乎没有粒子能跑出那么远。

差不多所有通过隧穿效应穿过事件视界的粒子很快就会再次被引力场俘获，然后被黑洞回收。

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