如何评价《黑洞炸弹与黑洞文明》中提到的利用黑洞能量的观点?

如何评价《黑洞炸弹与黑洞文明》中提到的利用黑洞能量的观点?

这个问题问的时间点正好,因为相关衍生的第一起实验刚刚半个月在《自然》上刊登出来(链接https://www.nature.com/articles/physci229177a0)。

这个概念,即所谓的彭罗斯过程,最早是彭罗斯和霍金在1969年提出的,当初纯粹是一个思想实验,自转的黑洞会拖曳周围的时空,在视界之外形成一个叫做能层的区域,在这个区域内因为时空被黑洞拖曳,所以内部的物体对于远处观测者来说不可能处于静止状态。

因为能层处于视界之外,所以进入其中的物体依然可能逃逸,彭罗斯想象一种精心设计的高科技设备可以在合适的速度角度进入能层后自动解体,一部分堕入视界,另一部分飞出能层,如果轨迹合适,飞出能层的物体动能将会超过飞入物体的动能,这部分多余的动能来自于黑洞本身的转动动能,如果反复进行这一过程黑洞自转会越来越慢,能层也越来越薄,最后会变成静止的史瓦西黑洞。后来其他物理学家以此为依据计算出用这种方法最多可以提取出来的总能量相当于黑洞原本质量的29%,如果黑洞带电荷则效率可以更大。

很明显,这种方法即使在宇宙中所有恒星都熄灭,只剩下黑洞的遥远未来依然可以提供巨大的能源。

1971年,苏联物理学家雅可夫·泽尔多维奇利用这一原理引申出一个理论(https://books.google.com/books?id=w5orDgAAQBAJ&pg=PA251#v=onepage&q&f=false),即如果旋转体并非黑洞而是一个辐射吸收体,如一个金属圆筒,那理论上可以在一定角度发射一束光到旋转体上,使得反射的光从圆筒转动中吸收能量,能量增加。

之后几十年这一猜想一直没有得到证实,因为要进行这一实验要求圆筒转动频率和光波频率相当,即达到一秒十亿转的速度。

2020年,英国格拉斯哥大学的研究团队想出用频率低得多的音波来进行这一实验,他们使用了精心设计的波导和一圈扬声器,成功在转动的吸音圆筒上第一次验证了泽尔多维奇的理论。当圆筒转速稳定增加时,回音先是逐渐变轻,然后完全消失,之后慢慢开始变得越来越响,振幅超过了输入的音波。