无尽能量的圣杯：收获黑洞

一年前，众议院代表，民主党众议员，纽约州众议院议员亚历山大·奥卡西奥·科尔特斯和马萨诸塞州参议员爱德华·马基提出了绿色新政，这是一项不具约束力的国会决议，提出了通过解决气候变化问题的宏伟计划，以100％通过清洁，可再生和零排放能源来满足美国的电力需求。尽管清洁能源提案的未来仍然不确定，但大多数美国人一直在同一页上阅读有关需要做的事情：在未来二十年内，大幅减少该国对化石燃料的依赖对于降低温室气体（GHG）排放和应对气候变化至关重要，美国十分之六的成年人表示，他们将支持实现这一能源目标的政策。值得庆幸的是，数十年来，科学家一直在研究替代能源解决方案，例如风能和太阳能，其中包括鲜为人知的能源，这些能源似乎有些不寻常，甚至是完全荒谬和不现实的。

您可以增加从黑洞到后一类的能量收集。

五十年前，英国数学物理学家罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）提出了一个看似荒谬的想法，即外星社会（或未来人类）如何通过将一个物体放到其影响范围之外（也称为人体世界）之外，从旋转的黑洞中获取能量。会获得负面能量。从那时起，直到现在为止，没有人能够验证这个看似奇怪的想法的可行性。

半个世纪后，研究人员终于证明了彭罗斯先生确实是个大人物。

彭罗斯过程

自从1971年发现第一个天文学家以来，黑洞就一直吸引着天体物理学家的想象。毕竟，它们是外太空中最奇怪，最迷人的物体。

黑洞代表恒星生命周期的终结阶段，其质量如此之大，以至于一旦它消失了超新星，其核心将无法再承受其自身的引力，而完全塌陷成一个奇异点-一个无限密度的单个一维点。这种奇异性位于一个称为事件视界的区域内，在该区域，黑洞周围的引力如此之强，甚至光速也不足以实现逃逸速度。

早在1969年，罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）提出，如果一个物体分裂为两个并且一部分掉入黑洞，则与原始物体相比，另一部分可以以更多的能量被回收，因为它失去了负能量-基本上说负数减号加号！

两年后，俄罗斯物理学家Yakov Zeldovich改变了这个想法，并将其转化为其他可以在地球上测试的旋转系统。Zeldovich预测，从旋转的金属圆柱体反射的具有角动量的波（也称为“扭曲波”）将被放大。圆柱体将这些扭曲的波旋转多普勒频移，即它们的频率根据旋转速度而变化。这类似于线性多普勒频移，在该线性多普勒频移中，警笛的音高会随着速度的变化而变化。

如果Zeldovichs圆柱体旋转得足够快，就会发生一些非常奇怪的事情。多普勒频移变为负。这些负频率波在我们看来就像是正常的正频率波。但值得注意的是，这改变了波浪与圆柱相互作用的方式。金属通常吸收波。但是，当多普勒频率变为负数时，吸收会变得放大，并且反射波比进入时的反射波具有更多的能量。就像彭罗斯的外星人和旋转的黑洞一样，扭曲波从旋转的吸收圆柱体中吸收了能量。

Zel“ dovich的原始建议只有一个问题：旋转圆柱体的速度必须至少为每秒10亿转-远远超过了我们在机械上无法实现的目标，而没有离心碎片将整个物体撕裂。

因此，没有办法从物理上验证该理论-直到来自格拉斯哥大学苏格兰物理与天文学学院的一组物理学家出现了。他们基于Zel“ dovich”的作品设计了一个实验，但使用声波代替了光波。声波比光波慢一百万倍，这意味着旋转的盘片旋转的速度几乎不需要那么快。

他们的实验由一组扬声器环组成，以引入声波的扭曲，类似于Zel“ dovich”实验中的扭曲光。由泡沫盘制成的旋转吸声器类似于旋转的黑洞，当声波撞击黑洞时，其旋转速度会加快。他们使用扬声器环在光盘的另一侧产生扭曲的声波，然后将其指向旋转的吸声器，并将麦克风放置在也会旋转的泡沫后面，以测量通过光盘时通过多普勒频移的波旋转。随着旋转速度的增加，它们可以播放麦克风记录的声音。有关：美国压裂的未来

结果令人惊讶。随着光盘旋转的加快，击中麦克风的声音的音调降低，直到听不到为止，然后又开始上升回到原始音调-但比扬声器发出的声音大30％。本质上，声波从旋转的磁盘中吸收了更多的能量。

您实际听到的是扭曲波的频率被多普勒移至零，它变得太低而无法听到，然后随着负频率的增加再次变大。

如果绘制扭曲波的声音信号的幅度，您会注意到在多普勒频率从正值变为负值之后，声音明显更大。换句话说，当吸收体旋转时，负频率波的振幅要大得多，

红色阴影区域是波浪从吸收器旋转能量中吸收能量的区域。这种惊人的放大效果是Penroses提出的从黑洞中提取能量的建议的核心，并且可以指导新的实验向电磁波甚至是量子波动的方向放大。

显然，该实验并未明确验证Penrose的能量提取想法是否确实适用于黑洞。相反，它证明了一些违反直觉的事情：波频率从正向负移动实际上会导致波获得而不是损失能量。

从旋转的黑洞中提取能量还有很长的路要走。尽管如此，格拉斯哥大学物理与天文学学院的最新实验还是提供了一个很好的概念证明，可以为科学探索开辟新的令人兴奋的途径。