宇宙解码 – 史瓦西黑洞是一毛不拔的吝啬鬼，但我们可以从克尔黑洞中偷走能量

　　黑洞，往往我们一听到这个词，脑海中马上就会浮现出一幅：一个凶神恶煞的魔鬼张开嘴巴、吞噬一切的画面，的确，黑洞是一种引力极大的天体，它会借助强大的引力会将一切物质吞噬进去，就连光都不会放过，但不为人知的是：绝大部分的黑洞并不是我们印象中的那样的，是个一毛不拔的吝啬鬼，从理论来说：人类可以利用一些手段从黑洞中偷走一些能量。

　　我们描述黑洞需要三个物理量，分别是质量、角动量、电荷，所以黑洞可以大致分为三类：

　　史瓦西黑洞：不带电荷、不旋转的黑洞

　　克尔黑洞：旋转但不带电荷的黑洞

　　克尔―纽曼黑洞：旋转且带电荷的黑洞

　　史瓦西黑洞是物理学家史瓦西在1916年通过广义相对论引力方程解出的，并且提出了史瓦西半径公式，当天体的半径（通常指大型恒星）小于史瓦西半径时就会无限向内坍缩成为一种新的天体，这是最早的黑洞模型，引力极大、吞噬一切等物理特性都是基于史瓦西黑洞模型推导得出的，虽然史瓦西黑洞是最先提出的黑洞模型，但这种不带电、不旋转、静态的黑洞是在宇宙中很难找到的，因为史瓦西黑洞的形成过程过于理想化。

　　首先来说，恒星并非是静止的，宇宙中绝大多数的恒星都是旋转的，带有一定的角动量，这导致恒星并不是一个完美的球状天体，恒星的两极会产生稍稍的变化，所以旋转、且不均匀的恒星坍缩而成的黑洞也会带有角动量，黑洞的引力场也不是史瓦西黑洞模型提出的静态均匀引力场，而是一个旋转的、层次化的引力场，1962年新西兰物理学家罗伊・克尔根据相对论引力方程首次提出一种全新的旋转黑洞模型，故我们将它命名为克尔黑洞。

本文未完，点击查看下一页

　　黑洞，往往我们一听到这个词，脑海中马上就会浮现出一幅：一个凶神恶煞的魔鬼张开嘴巴、吞噬一切的画面，的确，黑洞是一种引力极大的天体，它会借助强大的引力会将一切物质吞噬进去，就连光都不会放过，但不为人知的是：绝大部分的黑洞并不是我们印象中的那样的，是个一毛不拔的吝啬鬼，从理论来说：人类可以利用一些手段从黑洞中偷走一些能量。

　　我们描述黑洞需要三个物理量，分别是质量、角动量、电荷，所以黑洞可以大致分为三类：

　　史瓦西黑洞：不带电荷、不旋转的黑洞

　　克尔黑洞：旋转但不带电荷的黑洞

　　克尔―纽曼黑洞：旋转且带电荷的黑洞

　　史瓦西黑洞是物理学家史瓦西在1916年通过广义相对论引力方程解出的，并且提出了史瓦西半径公式，当天体的半径（通常指大型恒星）小于史瓦西半径时就会无限向内坍缩成为一种新的天体，这是最早的黑洞模型，引力极大、吞噬一切等物理特性都是基于史瓦西黑洞模型推导得出的，虽然史瓦西黑洞是最先提出的黑洞模型，但这种不带电、不旋转、静态的黑洞是在宇宙中很难找到的，因为史瓦西黑洞的形成过程过于理想化。

　　首先来说，恒星并非是静止的，宇宙中绝大多数的恒星都是旋转的，带有一定的角动量，这导致恒星并不是一个完美的球状天体，恒星的两极会产生稍稍的变化，所以旋转、且不均匀的恒星坍缩而成的黑洞也会带有角动量，黑洞的引力场也不是史瓦西黑洞模型提出的静态均匀引力场，而是一个旋转的、层次化的引力场，1962年新西兰物理学家罗伊・克尔根据相对论引力方程首次提出一种全新的旋转黑洞模型，故我们将它命名为克尔黑洞。

　　如何从黑洞中提取能量？

　　说起从黑洞中提取能量，可能大家就会想到英国物理学家霍金提出的”霍金辐射”理论，霍金将量子力学与相对论相结合，创造性的提出了：黑洞的质量并不是无限增加的、永远存在的，根据微观世界之中的量子涨落现象，黑洞会不断向外释放携带能量的虚粒子，那么这种能量可不可以被人类提取，为人类所用呢？

　　答案是：可以，但实际意义不大，实际意义不大并不是指：人类无法制造出在黑洞极大的引力场中能够保持稳定提取能量（霍金辐射）的仪器，我相信人类的创造力是无限的，只要给我们时间，制造出这种仪器并非是不可能，实际不大 指的是黑洞霍金辐射的本身，因为黑洞霍金辐射的能量实在是太小了，一个恒星级别的黑洞只能辐射出10的负29次方瓦，这种能量连一只草履虫都养不活，而制造能够在黑洞引力场中提取能量的仪器则需要耗费大量的人力、物力、财力，制造仪器的成本和获得的回报完全不成正比，所以提取黑洞的霍金辐射能量实际意义不大，那么我们应该如何从黑洞中提取能量呢？

　　克尔黑洞为人类提取能量提供了可行性办法，上文提到了，克尔黑洞除了因质量而产生的引力能之外，还有因旋转而产生的旋转能，我们如果真的想要从黑洞中提取能量，旋转能是一个不错的选择。

　　克尔黑洞提取能量方案：首先，我们需要制造出一个结构坚固、速度极快的宇宙飞船，然后驾驶飞船快速沿着黑洞的旋转方向驶进，由于飞船进入了黑洞的旋转系统，所以黑洞的角动量会减少，黑洞减少的角动量转移到了飞船上，飞船就会获得强大的能量，然后以加速运动的形式飞出黑洞，这样就可以从黑洞中偷走能量，但这个过程中必须要注意一点，那就是飞船的行驶方向一定要经过精准的计算，飞船的自身结构一定要很坚固，以保证飞船不会被黑洞内部旋转的引力场所撕碎，如果出现这种情况，就算最终飞船飞出了黑洞，恐怕也只能剩下几张被烧红的金属碎片了。

　　当然，这个方案是根据彭罗斯过程改编的，根据数学计算，物体完成彭罗斯过程中最多只能从黑洞中偷走29%的能量，彭罗斯过程会不断的减少克尔黑洞的角动量，如果这个过程继续持续下去，那么克尔黑洞的旋转就会越来越慢，最终完全变成静止状态的史瓦西黑洞。

本文由奇点天文作者上传并发布，奇点天文仅提供文章投稿展示，文章仅代表作者个人观点，不代表奇点天文立场。