利用黑洞发电？科学家：有两种方案，高级文明可能就在这样做

黑洞的无限能源

在宇宙中，没有什么天体比黑洞更加恐怖了。任何物质如果胆敢闯入黑洞的引力范围，就会走上一条不归路，被黑洞无情地吞噬。

可以想象，如果未来真的具备这样的星际航行能力了，人们对于这种宇宙怪兽也是避之唯恐不及。但是，科学家们不仅对它充满了兴趣，甚至还想要接近黑洞。他们这种想法看起来有些大胆，如果你听了他们的计划，甚至只能形容为疯狂了，因为科学家们不仅想要看看黑洞的真面貌，甚至还要用黑洞发电，给人类提供能源！

我们都知道，黑洞具有着无与伦比的质量和引力，而在相对论和量子力学的原理下可以知道，黑洞也因此具有非常惊人的能量。大部分人将这种能量看作是一种伤害，而科学家却看到了其中的机会。如果我们采用巧妙的方法，就能够利用黑洞的能量为自己所用。或者说，宇宙中如果存在一些高级文明，那么他们可能已经在这样获取无限的能源了。

彭罗斯过程

我们知道，2020年的诺贝尔物理学家颁给了著名的理论物理学家罗杰·彭罗斯，以表彰他在黑洞领域的卓越贡献。在1969年的时候，彭罗斯就提出了所谓的彭罗斯过程，提出了从黑洞中攫取能源的可能。

通常我们讨论黑洞时，讨论的焦点都是黑洞的奇点和事件视界。而在事件视界之外，还有一个通常被忽略的区域，叫做能层，而能层的边缘叫做静界。在静界和事件视界之间的能层范围内，由于黑洞的恐怖质量和它的自转，会导致这里的空间发生扭曲，这叫做惯性系拖曳效应。这个效应是从爱因斯坦的广义相对论推导出来的，通俗地说，这就类似于你在水面上旋转一个盘子，盘子周围的水也会跟着旋转。

彭罗斯告诉我们：当物质落入黑洞的能层范围内时，会被撕裂成两部分，其中一部分落入黑洞的奇点内，另一部分会获得黑洞的能量，逃离黑洞的引力。根据彭罗斯的计算，被射出的物质所携带的能量比进入黑洞能层时要大了21%。而这些物质所携带的能量，理论上是可以被智慧生物所利用的，虽然实际上的确难度极大。

在去年6月份的时候，《自然物理学》发表了格拉斯哥大学天体物理学家团队的一篇论文，验证了彭罗斯的猜想，并且提供了寻找旋转黑洞的方法。

正所谓条条大道通罗马，攫取黑洞能量的方式也不止这一个。最近，科学家们又提出了新的想法，也可以实现“火中取栗”的设想。

Blandford-Znajek过程

这个理论叫做Blandford-Znajek过程，和彭罗斯过程不同的是，它所利用的不是黑洞和吸积物质所产生的能量，而是利用黑洞和周围电磁场的相互作用，从而提供大量能源。

但是，这个过程和彭罗斯过程也有很多相似之处。首先，我们同样需要一个在自转的黑洞，而且能源产生的区域同样位于能层之内。在能层范围内，由于自转黑洞的拖曳效果，导致这里的磁场线发生反复的断裂和重联过程。在这个过程中，等离子体同样也会在两个不同的方向上获得接近光速的速度，一部分落入事件视界之内，另一部分则会逃逸出来。

来自哥伦比亚大学的天体物理学家Luca Comisso和智利阿道夫.伊巴涅斯大学的物理学家Felipe A. Asenjo最近发表了最新的合作成果。他指出：“通常来说，黑洞都是被等离子体粒子'汤'所包围，这些等离子体就带有磁场。根据我们的理论，当磁场线断裂并重联时，只要在合适的条件下，它们就可以将等离子体粒子加速到负能量状态，从而把黑洞的能量拖出来。”

从黑洞内部的角度上来看，那些被吞噬的粒子都被赋予了负能量。而站在黑洞以外的空间来看，逃逸出来的粒子则具有强大的正能量，从而被智慧生命所利用。理论上来讲，只要黑洞在不断地吞噬那些负能量的等离子体，那么它就可以持续向外喷射出具有正能量的等离子射流。长期以往，这个黑洞几乎可以说就是一个无限的能量来源，想一想就令人兴奋。

Asenjo指出：“根据我们的计算，这种等离子供电的过程可以获得150%的效率，这是地球上运行的任何发电厂所远远不能企及的。获得的效率提高到100%以上并非不可能，因为黑洞中有能量泄漏出来，而这些能量就是被免费赠予了这些逃逸出黑洞的等离子体的。”

这项研究给我们打开了一扇新的大门，帮助我们看到了另一种从旋转黑洞中攫取能量的方式。

“疯狂”的未来

当然，对于现在的人类来说，想要利用这种能源是有点异想天开，但这绝不意味着这项研究是徒劳无功。

如果宇宙中存在着某种高级文明的话，他们或许就有可能通过这样的方式来获得能源。毕竟，如果科技水平远远超过今天的人类的话，发展和生活所需要的能源也将是我们所无法想象的。而像黑洞这样极端的天体所释放的极端能源，对于这样的文明来说就非常有效了。

即使宇宙中没有这么高级的文明，随着人类的发展，我们未来或许也会达到这样的水平，那么这样的能源获取方式对于我们来说也非常重要。宇宙中到处都有黑洞的分布，如果未来的人类要进行星际航行，那么这些黑洞就像是一个个加油站，帮助人类航天器补充能源。

甚至有科学家设想，高级的文明可能会生活在黑洞周围。如果这种猜想是真实的，那么他们或许就会利用彭罗斯过程或者Blandford-Znajek过程获取无限的能源来发展和生活。