能量 事实证明,您可以从黑洞中得到一些东西,但这并不容易
简介:黑洞的定义特征之一是什么都不会从它们中出来。但是,就像科学上的许多思想一样,当您仔细观察时,这种绝对陈述会变得有些相对。您可以从黑洞中得到一些东西:能量。
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黑洞的最大特征之一是任何东西都不能从黑洞中出来。这也是黑洞名字的由来;它们就像一个无底洞,连光都无法逃脱。一个黑色的洞。
但是,就像科学界有很多思想一样,当您进一步观察时,这种绝对想法就变得有点相对了。您可以从黑洞中得到一些东西:能量。并且,事实证明,您可以得到得很多,很多很多。
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一篇最新发表的文章表明了如何利用磁场从黑洞中获取大量的能量,并且可能为我们在黑洞周围看到的一些天体物理学现象提供能量。这不是一件容易的事情,这项技术不像是您能给您的手机充电或者房屋供暖(更像是把他们蒸发成亚原子粒子,然后以接近光速的速度向外推进),但是它仍然非常的酷。
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从某些方面,黑洞可以被简单的描述为:吸收一个有质量的物体,并且将其压缩到与光速相当的速度。当这种情况发生时,任何靠得太近的物体都会被吸收进来。没有任何事物能够逃脱。
实际上,您可以用经典的物理学规律(牛顿定律)来描述它们,但是,您需要用爱因斯的广义相对论才能够完全理解它。数学很快就变得复杂起来,甚至连概念也变得晦涩起来。但是,当您应用GR时,您会发现一个黑洞,任何黑洞,都能完全的被这三个性质确定:它的质量、它的角动量、它的电荷。
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一个经典的黑洞只有质量,它把空间和时间都扭曲了,很多重要的东西都取决于它的质量。但是,它也可以旋转,在很多方面就像一颗行星、陀螺或恒星一样。事实上,许多(如果不是大多数的话)旋转的速度非常接近光速了。
一个注释版的黑洞模拟解释了这个奇异物体的各个部分
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黑洞还能做另一件非常奇怪的事情:当他们旋转时,它们会拖拽周围的时空结构,就像奶昔围绕着搅拌机上的刀片旋转一样。这被称为参考系拖拽(或者更专业的说,叫做冷泽-提尔苓效应),它有一些奇怪的副作用。例如,如果您在黑洞周围一个叫做能层的区域,您简直不能坐着不动;在这个体积空间内部,它本身被拉动向旋转的方向旋转,因此,无论您是否愿意,您都围绕着黑洞旋转。这就像是被连着一个循环跑步机一样。您一圈又一圈的跑着。
但是,这是释放能量的关键。物体自转需要能量,减慢它的速度可以释放能量,并且,一个旋转的黑洞拥有很多的能量。但是,在地球上、宇宙中,这又是怎么做到的呢?
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带有吸积盘和喷射的黑洞
在艺术家眼中,黑洞的周围有物质在吸积盘中旋转,同时也有一股物质喷流从黑洞中喷射出来
从理论上讲,有很多方法,但是,迄今为止,理论家们还没有深入探究过一种叫做磁重连的方法。
高温气体的能量非常高,以至于电子从它们的原子中被剥离出来,我们称之为等离子体。当等离子体中的带电粒子四处移动时,它们会产生一个非常强烈的磁场。磁场线(就像您在条形磁铁图中看到的那样)可以非常强,并赋予它们张力—把它想象成弯曲的钢琴谱线;您必须施加很大的力才能使它弯曲。如果您放手,啪!
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围绕黑洞运行的等离子体会产生非常强的磁场。当等离子体相互冲撞时,磁力线也会被缠绕、纠缠和折断。当它们这样的时候,就会释放能量。它们这样一是通过加速它们周围的亚原子粒子,有时亚原子粒子的速度接近光速。太阳表面的太阳耀斑就是这样产生的,所以这是一个真实的效应。
这就是事情变得奇怪的地方(是的,当然,我知道您在这样想;这就是)。
粒子由能量产生,并成对地被炸飞。如果排列正确,其中一个粒子会朝着黑洞旋转的方向发出巨响离开,而另一个粒子则会朝着相反的方向离开。如果这发生在能层内部,与自旋方向相同的粒子就会逃逸到空间去。另一个反向旋转的粒子就会掉进黑洞。但是,因为它的运动方向与自旋方向相反,这实际上减缓了黑洞的速度。
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