异类光黑洞引擎可达72%光速，开创人类文明大未来

冰伊人o

超越太阳系

上个月，NASA（NASA）正式宣布，旅行者2号探测器已飞出太阳系，进入星际空间。这是人类历史上第二艘进入星际空间的飞行器，第一艘也是NASA的探测器，同样在1977年发射的旅行者1号。两艘旅行者号飞行四十年后，相继挣脱太阳系的笼藩，进入星际空间，无疑是人类历史上革命性的事件。
然而，假如我们站在上帝的视角，超越太阳系之外来看这两艘飞船，我们就会发现，人类的革命性成果显得多么的渺小。假如太空中的太阳系是一个足球的话，旅行者1号和2号才刚刚离开足球（直径0.223米）表面；假如它们的目标是离我们最近的恒星系，比邻星所在的半人马座三合星的话，这三颗互绕运行的恒星还在100米之外的球场那一端！
即使如此，我们也等待了一个人的半生，才看到人类制造的最快飞船飞出太阳系这个足球的表面，如果没有更快的交通工具，人类将永远被束缚在宇宙狭小的笼子里，对外面的世界一无所知。
那么，有什么力量可以让我们逃脱这一笼藩，开创人类文明的大未来呢？
这就是理论上勉强可行的库格伯里兹（kugelblitz）黑洞引擎星舰。




传统黑洞

传统的黑洞是物质密集型的，密集到会形成一个事件视界，连光都无法逃脱它的引力范围。这种黑洞的烹调过程其实是这样的，先是有一大团的氢气，质量达我们太阳的25倍，聚集在一起后点燃核聚变，将内部的氢转化成氦；数百万年后，氢烧得差不多了，又点燃氦聚变，将氦转化成碳和氧；之后这些元素又开始融合成其它元素，速度越来越快，最后融合成铁元素。铁不能通过融合产生能量，恒星内部不再有热量补充，无法再抵御强大的引力，因而迅速向内坍缩并反弹，发生超新星爆炸，将外壳炸掉，内部的物质则坠入奇点，形成一个数倍于太阳质量的完美黑洞。
当然，还有一些菜谱可以制造黑洞，比如宇宙膨胀初期密度很大的区域直接坍缩成黑洞，中子星合并形成黑洞等。
然而这些黑洞实在太危险，我们恐怕还没有能力捕获它们来为我们的宇宙飞船烧“锅炉”。




kugelblitz黑洞引擎

在你的心目中可能有这样一个根深蒂固的概念，黑洞是大量物质抵御不住引力坍缩而形成的。但爱因斯坦有一个著名的质能公式，E=mc^2，意味着质量和能量是等价的，质量是锁定在某种范围内的能量，万有引力对质量和能量具有同样的影响。既然物质坍缩可以形成黑洞，那么能量能不能直接形成黑洞呢？这就是我们的kugelblitz黑洞引擎！
kugelblitz是德语球状闪电的意思，在天文学上指由光或者说辐射，而不是物质制造的黑洞。光没有质量，但有能量，理论上可以将足够多的辐射聚集到微小的空间中形成一个事件视界，这个空间引力是如此之大，以致没有任何物质和能量能从中逃脱，于是kugelblitz黑洞便诞生了。
这个想法美妙而优雅，我们可以开发一种能够发射最强形式能量——伽马射线的激光器，精确地将它们聚焦在一个非常准确的空间点上，就可以生成一个kugelblitz黑洞。




黑洞引擎原理

kugelblitz黑洞之所以能够用作引擎的燃料，是因为史蒂芬霍金辐射的存在。一个太阳质量的黑洞，表面温度极低，要10^67年才能完全蒸发掉；而越小的黑洞，表面温度越高，史蒂芬霍金辐射越强，蒸发得越快，比如欧洲的大型强子对撞机，假如制造出黑洞的话，在极短的时间里就会哧溜一声蒸发掉，不会对我们造成威胁。要把黑洞的史蒂芬霍金辐射作为引擎能量来源，我们需要精心烹调，制作一个能量输出和寿命平衡的黑洞。比如一个直径100亿亿分之一米（10^-18米，比原子、质子、中子还小，和电子、夸克差不多大）的黑洞，其寿命大约为5年，可以辐射出12.9亿亿KW的能量，我们只需要把它放到一个抛物面反射镜的焦点处，就可利用源源不断辐射出来的能量推动黑洞引擎前进了。根据2015年贝勒大学Jeffrey Lee的计算，使用这种引擎，我们可以将飞船速度推进到光速的72%！
好了，到离我们最近的恒星系终于只需要几年的时间了！




数学瓦解

但是，文章的开始我就说了，这种黑洞引擎只在理论上勉强可行，这就意味着它还存在理论上的问题。这个问题就是，要制造这样的黑洞，激光器的单个脉冲就需要太阳十分之一秒产生的能量；即使我们未来能够做到，其温度也将超过普朗克温度，即1.416808×10^32开尔文！
这已经超出我们对物理学的理解了，在这一温度下，所有用于物理定律的数学都已经瓦解了，我们无从知道会发生什么事情。就像有人问，如果乘着飞船以光速前进会发生什么？没有人知道会发生什么，因为物理定律在这种情况下已经崩溃，我们无法科学地准确说出会发生什么。
所以，kugelblitz黑洞引擎星舰能不能带我们遨游时空，现在还是一个问题。
参考：http://t.cn/EGp9imz，维基百科相关词条
作者公众号：xudewen028

作者：一点资讯