黑洞城市 -概述

具有強(qiáng)大引力的黑洞，吞食包括光線在內(nèi)的一切物質(zhì)，令人毛骨悚然，在那里建設(shè)城市，似乎有悖常理。但它卻不是某些人的嘩眾取寵，而是科學(xué)家建立在對(duì)黑洞本質(zhì)深刻認(rèn)識(shí)上的、最具想像力的太空移民方案。

首先讓我們粗略地了解旋轉(zhuǎn)黑洞的結(jié)構(gòu)特性。

黑洞旋轉(zhuǎn)，也會(huì)帶動(dòng)周?chē)镔|(zhì)旋轉(zhuǎn)，這就會(huì)與周?chē)o止物質(zhì)形成一條分界線，叫黑洞的“靜止界限”。包括光線在內(nèi)的物質(zhì)越過(guò)靜止界限后，并不會(huì)立即被黑洞吞食，而且圍繞黑洞高速旋轉(zhuǎn)，因而具有巨大的旋轉(zhuǎn)能。再往里，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定位置后，圍繞黑洞旋轉(zhuǎn)的所有物質(zhì)都會(huì)被黑洞吞食。從那里往里，什么也看不見(jiàn)了，這就形成了黑洞的“視界”。在靜止界限與視界之間有“貯能區(qū)”或“能層”。據(jù)認(rèn)為，旋轉(zhuǎn)黑洞有內(nèi)外兩個(gè)視界，中心奇點(diǎn)也變?yōu)椤捌娈惌h(huán)”。

英國(guó)現(xiàn)代著名物理學(xué)家羅杰·彭羅斯根據(jù)旋轉(zhuǎn)黑洞的這種結(jié)構(gòu)特性，提出了提取黑洞旋轉(zhuǎn)能的機(jī)制。就是將一個(gè)物體沿著與黑洞旋轉(zhuǎn)相反的方向拋入貯能區(qū)，這個(gè)物體在黑洞強(qiáng)大潮汐力(引力)作用下一分為二，其中一部分被黑洞捕獲，進(jìn)入黑洞;另一部分則飛出貯能區(qū)。由于物體是沿黑洞旋轉(zhuǎn)的反方向拋入貯能區(qū)的，黑洞在捕獲物體的一部分時(shí)會(huì)損失一些旋轉(zhuǎn)能，而這些能量正好被物體的另一部分?jǐn)y帶飛出貯能區(qū)?；厥者@部分物體，就可利用它所攜帶的能量。

著名科學(xué)家C·米斯勒、K·索恩和J·惠勒在合著的《引力》一書(shū)中，根據(jù)上述原理，提出了建設(shè)黑洞城市的設(shè)想。

在黑洞的靜止界限外建造一個(gè)巨大的環(huán)形密閉生態(tài)系統(tǒng)——黑洞城市，提取黑洞的旋轉(zhuǎn)能發(fā)電，作為維持城市正常營(yíng)運(yùn)的能源。辦法是將城市垃圾裝在一串相互鏈接的小車(chē)中，小車(chē)串沿螺旋線依次落向黑洞，每輛小車(chē)在到達(dá)拋射點(diǎn)時(shí)將車(chē)內(nèi)垃圾倒出，黑洞在捕獲垃圾時(shí)損失的旋轉(zhuǎn)能則由小車(chē)帶出。小車(chē)在被一個(gè)巨大的轉(zhuǎn)子回收時(shí)，釋放出它所獲得的巨大旋轉(zhuǎn)能，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，使發(fā)電機(jī)發(fā)出強(qiáng)大的電流。這種辦法不僅一勞永逸地解決了長(zhǎng)期困擾城市的一個(gè)難題——垃圾處理問(wèn)題，而且變廢為寶，為城市提供了能源。這本身就是一個(gè)深刻的生態(tài)學(xué)問(wèn)題。

黑洞城市是巨大宇宙中的一個(gè)巨大生態(tài)系統(tǒng)。到此我們可看到，載人航天器上密封座艙這個(gè)“星星之火”，已“燎原”到宇宙深處的黑洞近傍。