黑洞对人有什么用?

黑洞,是大质量恒星在生命末期因为核燃料不足坍塌形成的奇异星体。

黑洞对人有什么用?

首先因为引力的作用它被压缩得非常小,但是又由于引力的作用,它的影响范围非常大。我们银河中心就有一个巨大的黑洞,导致整个银河系都在围绕这个中心转动。靠近黑洞超过一定范围,就会被吸入,连光都永远无法逃逸。这就是视界。

黑洞这样的星体,对我们人类来说,有什么可以利用的地方吗?下面就来谈谈一般人根本想不到的,黑洞的价值。

1、时光旅行

通过研究广义相对论,我们知道,引力可以改变时间流动的速度。引力场越强的地方,时间流动越慢。比如说我们的GPS系统,因为卫星所处的位置比我们的位置引力弱,所以它们的时间流逝速度比我们稍快。如果不加入相对论做修正,那么定位精度就一天不如一天了。

黑洞比地球的引力要强太多,所以时间流逝速度的差别也会非常明显。如果我们派飞船去黑洞周围飞几圈,那么回到地球上就会发现已经到了遥远的未来世界。可惜这种旅行是单向的,只能前往未来,不能回到过去。《星际穿越》(Interstellar)中就有一段讲述了类似的故事。几名宇航员离开飞船前往黑洞附近的星球探索,那里的一小时相当于地球上的七年。果然回到飞船时发现飞船上的时间已经过了几十年,回到地球更是发现自己女儿已经垂垂老矣。

黑洞对人有什么用?

2、引力透镜

黑洞对人有什么用?

由于时空在大质量天体附近会发生畸变,使光线在大质量天体附近发生弯曲(光线沿弯曲空间的短程线传播),使得观察者可以看见在空间上被大质量天体所遮挡的光源。透镜可以放大图像,可以缩小事物,可以成正像,可以成倒像。这些其实都是表象,本质上,所有透镜都做同一件事情,就是扭曲光线。一般的星体形成不了有效的引力透镜,只有黑洞这种有着变态般的引力的星体,才能做出漂亮的透镜效果。

研究这些像扭曲的图像,已经成为天文学家探测宇宙结构最有效的手段之一。

3、无限能源

在黑洞形成之前,黑洞的前身——恒星一般都是会自转的。当恒星坍缩成为黑洞后,体积缩小到非常小的程度。但是由于角动量守恒,自转的角速度就会增大到非常可怕的程度。这种自转加上本身黑洞对时空的扭曲,就会在黑洞周围形成一段随黑洞旋转的空间。如果我们把黑洞用镜子包住,只留下一个窗口。往这个窗口中射入电磁波,就会在这旋转的空间中不断提升能量并且在镜面来回反射。当它最终从窗口离开的时候,能量会比入射的时候大很多。用这种方法,我们就可以得到类似于核聚变一样的无限能源。当然,电磁波离开的时候,会带走一部分黑洞的能量,黑洞的自转速度会略微降低。所以理论上来说每一个黑洞都有被开采完的可能。不过考虑到一个太阳质量的黑洞用这种方法就可以提供给人类百亿年的清洁能源,而且宇宙中又有那么多黑洞,所以这基本上是一种取之不尽用之不竭的能量来源。

黑洞对人有什么用?

坍缩的黑洞角速度会大大增加

4、永久硬盘

物理学家相信,信息是无法被摧毁的。至少在知道黑洞前,信息确实是无法被摧毁的。因为现实世界中所有摧毁信息的手段,都是可以想办法复原的。就算目前的技术做不到,理论上来说也是可行的。比如我们烧毁一封信,如果可以捕捉到所有参与这一过程的分子和原子,理论上来说在这个过程是可逆的,最后仍然可以还原出一封一模一样的信。

但是到了黑洞这里,情况有点不同。因为粒子一旦进入黑洞的视界,就永远和外界失去联系,这一过程不可逆,粒子携带的信息也因此丢失了。

对这一问题,物理学家分成了两派,有些认为信息确实丢失了,但更多物理学家相信信息永远不会丢失,因为信息守恒太重要了。于是他们相信,进入黑洞的粒子,他们的信息会以普朗克长度的大小投射在黑洞视界的表面上。这种信息密度达到了我们这个世界的极限。黑洞的核心虽然是非常小的,但是黑洞的视界却很大。所以一个黑洞可以储存非常多的信息。

在《三体》中罗辑认为把文明刻在石头上是永久保存的最好方法,但其实,把要储存的信息扔进黑洞,比雕刻石头有效率得多。

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5、无限的可能

我们现在所有的应用都是在黑洞外边做文章。其实黑洞真正迷人的地方,恰恰是它的视界内部。说不定每一个黑洞都是一个时空节点,进入视界就可以去另一个宇宙。也说不定进入黑洞就永远被困在这狭小拘束的世界里。这都留给我们无限的遐想和继续探索的动力。

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