天文|事实证明，您可以从黑洞中得到一些东西，但这并不容易_宇宙最大黑洞|黑洞|黑洞效应

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。

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。

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。

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。

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

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？

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！

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。

黑洞的减速，意味着黑洞能量的释放，这部分能量被逃逸的粒子所带走。从您的角度来看，站在黑洞的外面，您只会看到粒子以接近光速的速度被抛出来，而黑洞的速度会慢一些。
换句话说，能量是从黑洞中被提取出来的。
这是一个黑洞撕碎恒星的艺术作品，它创造了一个旋转的吸积盘周围的物质，并在其磁场的作用下爆炸出巨大的物质束。图片来源：奥洛·西蒙内特和美国宇航局戈达德太空飞行中心

在科学家的论文中，计算出能量效率是150%-这意味着您得到的能量比您投入的能量要多。这听起来不可能，但请记住，您正在利用的是一种已经存在的能量来源，即黑洞的旋转。因此，能量不是凭空产生的。
这个过程可以产生大量的能量。现在，请您注意，在这种情况下-亚原子粒子的辐射场强足够把您烤熟—这种能量对我们人类并不是很有用处。也许在几千年以后，我们会有一个技术阶段，在这个阶段，我们可以到达一个黑洞，并且使用它的能量，但是，现在这还远远超出了我们的能力。

但是不自然。当我们观察黑洞，尤其是活跃星系中心的黑洞时，我们看到它们燃烧着大量的能量。原因并不完全明白；一种观点认为，来自它们周围圆盘状物质的物质突然坠落，爆发出强大的能量爆发。但有可能等离子体中的磁重联正以巨大的速度加速粒子，使其速度仅略低于光速。如果是这样的话，那么自然正在做我们自己做不到的事情：从黑洞中取出一些东西。并且，这是一个很大的东西，因为很容易在活跃的星系中看到比太阳光亮亮几百万倍的耀斑。
现在，您可能不想站得离这样的消息源太近。但是，如果有一种方法可以利用（并储存！）它，几秒钟的能量就可以为整个人类文明提供很长很长时间的能量供应。

有一天。首先要解决一些技术问题。但是，我可以想象，在未来，每间房子都有一个旋转的量子黑洞，它不仅能提供您所需要的所有能量，而且，如果以旧的重力方式使用，还能做一个体面的垃圾处理。
如上所述，这是“不好的”；尽管完全质子反转的问题还没有显示出有统计学差异（Spengler et al. ，1985）。
by: Phil Plait
FY: 糖匣子
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