“黑洞版戴森球”能否利用黑洞能量？

nestnall

今天是史蒂芬霍金去世的一周年纪念日，史蒂芬霍金生前留下了最大的财富或许就是提高了公众对宇宙的认知，其中对黑洞的科普尤为突出！

宇宙的神秘不需要我再去多说明什么，无法探知的边界，各种神奇的天体，充满着反常各种现象。这些都无时无刻不在吸引着人类，我们渴望探索宇宙，利用宇宙，甚至是征服宇宙。对于文明的发展我们以能用来与通讯交流外行星的能量的多少为基础划分出了所谓的卡尔达舍夫等级。
我们清晰的认识到自己还未完全到达第一等级，甚至以我们的想象力也只能想到利用整个银河系系统的第三等级，以此为基础不妨想想到达第三等级要多么困难？
所谓第三等级与第二等级的不同在我看来并不是说仅仅是第二等级的堆叠，而是对更难利用资源的征服，例如：黑洞
黑洞的分类
黑洞其实已经说了很多，它是如何形成的这里我就不再罗嗦了。但是大多数人却不知道黑洞其实也很有各自的分类和特点的。

目前主流根据黑洞本身的物理特性质量，角动量，电荷将其主要分为三类，分别没有角动量也不带电的史瓦西黑洞，具有角动量但不带电的克尔黑洞，具有角动量并带电的克尔—纽曼黑洞。其中克尔黑洞是目前科学家最为了解的黑洞，接下来的所有说法都基于克尔黑洞。
旋转的黑洞
所谓具有角动量不带电的黑洞，以不太科学，通俗的话来讲就是旋转不带电的黑洞。

那么既然如此我们是否可以利用这一点来获取能量呢？其实在理论上确实有这一方法，其名叫Penrose process-Wikipedia，简单来说就叫Penrose过程，中文名叫彭罗斯过程。
大概原理就是：因为克尔黑洞自身的时空特性，允许在能层内可以存在负能轨道。那我们不妨想想，假设现在有一个物体飞进了克尔黑洞的负能轨道，并且让这个物体在负能轨道分裂，一部分留下来，一部分飞出去。由于能量守恒定律，那么飞出去的那部分所带能量就会大于之前整个物体所带的能量，也就是说利用了黑洞的能量。
当然随着这个过程的进行，黑洞自身的角动量会逐渐变小，最终可能变为史瓦西黑洞。而且这个过程最多可以提取29%的黑洞能量。

史蒂芬霍金辐射
虽然说彭罗斯过程理论上确实可以提取黑洞的能量，但也最多到达29%，这自然满足不了利用整个星系能量的要求，这时我们不妨回想下史蒂芬霍金辐射这一理论。

史蒂芬霍金辐射是著名物理学家斯蒂芬·威廉·史蒂芬霍金在1974年提出的理论，他认为黑洞并不是只吞不吐的天体，而是会不断放出虚粒子带出能量，因此黑洞并不是永恒的。
那么我们是否可以去利用这些能量呢？我不由得想起了一个装置，那就是戴森球！戴森球其实是物理科学家戴森提出的用来包裹恒星进而开采恒星能源的人造天体！所以我们经常说戴森球是二级文明的标志，其灵感来源就是因为在太阳系中来自恒星的辐射只有不到10%被各大行星所接收，戴森认为要想成为高度发达的文明就必须将资源最大限度的利用起来，所以利用一个巨大的球状结构将恒星包围起来是必然的。

既然如此，那么为什么我们就不能有一个结构将黑洞包围起来呢？成为“黑洞版戴森球”！但是现实却为这一想法画上了句号，那就是因为黑洞辐射的能量太小了，以最小3倍黑洞来说其辐射能量的功率才是10的负29次方瓦，这是什么概念？连一个细胞都养不起。而且黑洞史蒂芬霍金辐射的功率是与黑洞质量成反比的，所以越大的黑洞释放的能量反而会更小！
总之直接利用黑洞的能量面临着许多问题，以上的两种方法均是科学幻想，不具有论证意义，并且其中并没有考虑方案的实施难度，例如如何将一个物体扔进黑洞，我们又如何知道物体进入了黑洞，又如何控制其分裂，再或者建造一个“黑洞版戴森球”所需要的材料，又如何建造，如何收集黑洞辐射出来的虚粒子等等问题。

当然某些朋友可能会说是否可以利用黑洞吸积的过程，或许也是一种方法，但与我们所说的直接利用黑洞能量有所出入，这里不做讨论。总之是你否认为人类有可能利用黑洞能量呢？

本文选自：今日头条