簡介：黑洞的定義特征之一是什么都不會從它們中出來。但是，就像科學(xué)上的許多思想一樣，當您仔細觀察時，這種絕對陳述會變得有些相對。您可以從黑洞中得到一些東西：能量。

黑洞的最大特征之一是任何東西都不能從黑洞中出來。這也是黑洞名字的由來；它們就像一個無底洞，連光都無法逃脫。一個黑色的洞。

但是，就像科學(xué)界有很多思想一樣，當您進一步觀察時，這種絕對想法就變得有點相對了。您可以從黑洞中得到一些東西：能量。并且，事實證明，您可以得到得很多，很多很多。

一篇最新發(fā)表的文章表明了如何利用磁場從黑洞中獲取大量的能量，并且可能為我們在黑洞周圍看到的一些天體物理學(xué)現(xiàn)象提供能量。這不是一件容易的事情，這項技術(shù)不像是您能給您的手機充電或者房屋供暖（更像是把他們蒸發(fā)成亞原子粒子，然后以接近光速的速度向外推進），但是它仍然非常的酷。

從某些方面，黑洞可以被簡單的描述為：吸收一個有質(zhì)量的物體，并且將其壓縮到與光速相當?shù)乃俣?。當這種情況發(fā)生時，任何靠得太近的物體都會被吸收進來。沒有任何事物能夠逃脫。

實際上，您可以用經(jīng)典的物理學(xué)規(guī)律（牛頓定律）來描述它們，但是，您需要用愛因斯的廣義相對論才能夠完全理解它。數(shù)學(xué)很快就變得復(fù)雜起來，甚至連概念也變得晦澀起來。但是，當您應(yīng)用GR時，您會發(fā)現(xiàn)一個黑洞，任何黑洞，都能完全的被這三個性質(zhì)確定：它的質(zhì)量、它的角動量、它的電荷。

一個經(jīng)典的黑洞只有質(zhì)量，它把空間和時間都扭曲了，很多重要的東西都取決于它的質(zhì)量。但是，它也可以旋轉(zhuǎn)，在很多方面就像一顆行星、陀螺或恒星一樣。事實上，許多（如果不是大多數(shù)的話）旋轉(zhuǎn)的速度非常接近光速了。

一個注釋版的黑洞模擬解釋了這個奇異物體的各個部分

黑洞還能做另一件非常奇怪的事情：當他們旋轉(zhuǎn)時，它們會拖拽周圍的時空結(jié)構(gòu)，就像奶昔圍繞著攪拌機上的刀片旋轉(zhuǎn)一樣。這被稱為參考系拖拽（或者更專業(yè)的說，叫做冷澤-提爾苓效應(yīng)），它有一些奇怪的副作用。例如，如果您在黑洞周圍一個叫做能層的區(qū)域，您簡直不能坐著不動；在這個體積空間內(nèi)部，它本身被拉動向旋轉(zhuǎn)的方向旋轉(zhuǎn)，因此，無論您是否愿意，您都圍繞著黑洞旋轉(zhuǎn)。這就像是被連著一個循環(huán)跑步機一樣。您一圈又一圈的跑著。

但是，這是釋放能量的關(guān)鍵。物體自轉(zhuǎn)需要能量，減慢它的速度可以釋放能量，并且，一個旋轉(zhuǎn)的黑洞擁有很多的能量。但是，在地球上、宇宙中，這又是怎么做到的呢？

帶有吸積盤和噴射的黑洞

在藝術(shù)家眼中，黑洞的周圍有物質(zhì)在吸積盤中旋轉(zhuǎn)，同時也有一股物質(zhì)噴流從黑洞中噴射出來

從理論上講，有很多方法，但是，迄今為止，理論家們還沒有深入探究過一種叫做磁重連的方法。

高溫氣體的能量非常高，以至于電子從它們的原子中被剝離出來，我們稱之為等離子體。當?shù)入x子體中的帶電粒子四處移動時，它們會產(chǎn)生一個非常強烈的磁場。磁場線（就像您在條形磁鐵圖中看到的那樣）可以非常強，并賦予它們張力—把它想象成彎曲的鋼琴譜線；您必須施加很大的力才能使它彎曲。如果您放手，啪！

圍繞黑洞運行的等離子體會產(chǎn)生非常強的磁場。當?shù)入x子體相互沖撞時，磁力線也會被纏繞、糾纏和折斷。當它們這樣的時候，就會釋放能量。它們這樣一是通過加速它們周圍的亞原子粒子，有時亞原子粒子的速度接近光速。太陽表面的太陽耀斑就是這樣產(chǎn)生的，所以這是一個真實的效應(yīng)。

這就是事情變得奇怪的地方（是的，當然，我知道您在這樣想；這就是）。

粒子由能量產(chǎn)生，并成對地被炸飛。如果排列正確，其中一個粒子會朝著黑洞旋轉(zhuǎn)的方向發(fā)出巨響離開，而另一個粒子則會朝著相反的方向離開。如果這發(fā)生在能層內(nèi)部，與自旋方向相同的粒子就會逃逸到空間去。另一個反向旋轉(zhuǎn)的粒子就會掉進黑洞。但是，因為它的運動方向與自旋方向相反，這實際上減緩了黑洞的速度。

黑洞的減速，意味著黑洞能量的釋放，這部分能量被逃逸的粒子所帶走。從您的角度來看，站在黑洞的外面，您只會看到粒子以接近光速的速度被拋出來，而黑洞的速度會慢一些。

換句話說，能量是從黑洞中被提取出來的。

這是一個黑洞撕碎恒星的藝術(shù)作品，它創(chuàng)造了一個旋轉(zhuǎn)的吸積盤周圍的物質(zhì)，并在其磁場的作用下爆炸出巨大的物質(zhì)束。圖片來源：奧洛·西蒙內(nèi)特和美國宇航局戈達德太空飛行中心

在科學(xué)家的論文中，計算出能量效率是150%-這意味著您得到的能量比您投入的能量要多。這聽起來不可能，但請記住，您正在利用的是一種已經(jīng)存在的能量來源，即黑洞的旋轉(zhuǎn)。因此，能量不是憑空產(chǎn)生的。

這個過程可以產(chǎn)生大量的能量。現(xiàn)在，請您注意，在這種情況下-亞原子粒子的輻射場強足夠把您烤熟—這種能量對我們?nèi)祟惒⒉皇呛苡杏锰?。也許在幾千年以后，我們會有一個技術(shù)階段，在這個階段，我們可以到達一個黑洞，并且使用它的能量，但是，現(xiàn)在這還遠遠超出了我們的能力。

但是不自然。當我們觀察黑洞，尤其是活躍星系中心的黑洞時，我們看到它們?nèi)紵罅康哪芰?。原因并不完全明白；一種觀點認為，來自它們周圍圓盤狀物質(zhì)的物質(zhì)突然墜落，爆發(fā)出強大的能量爆發(fā)。但有可能等離子體中的磁重聯(lián)正以巨大的速度加速粒子，使其速度僅略低于光速。如果是這樣的話，那么自然正在做我們自己做不到的事情：從黑洞中取出一些東西。并且，這是一個很大的東西，因為很容易在活躍的星系中看到比太陽光亮亮幾百萬倍的耀斑。

現(xiàn)在，您可能不想站得離這樣的消息源太近。但是，如果有一種方法可以利用（并儲存?。┧?，幾秒鐘的能量就可以為整個人類文明提供很長很長時間的能量供應(yīng)。

有一天。首先要解決一些技術(shù)問題。但是，我可以想象，在未來，每間房子都有一個旋轉(zhuǎn)的量子黑洞，它不僅能提供您所需要的所有能量，而且，如果以舊的重力方式使用，還能做一個體面的垃圾處理。

如上所述，這是“不好的”；盡管完全質(zhì)子反轉(zhuǎn)的問題還沒有顯示出有統(tǒng)計學(xué)差異（Spengler et al.， 1985）。

by: Phil Plait

FY: 糖匣子

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