2010-07-28 16:53:19
利用黑洞驅動星際飛船
如果人類能夠以人工方法製造出一顆黑洞，那會做什麼樣的利用呢？製造由黑洞驅動的星際飛船如何？科學家研究後發現，這個構想可不僅僅能出現在科幻小說喔，這在未來可是有可能成真的呢!
黑洞輻射效應想像圖，版權所有：NASA。
由於黑洞存在「霍金輻射效應(Hawking radiation)」，這使得「黑洞一點也不黑(black holes are not black at all)」：黑洞會隨著時間的流逝而損失能量(這也意味著損失質量)，對大質量的黑洞來說，輻射規模既小且慢，但是對質量很小的黑洞來說，質量轉成能量的過程，則是又快又猛。
上述現象啟發了「堪薩斯大學(Kansas State University)」的兩位研究人員Lois Crane 和Shawn Westmoreland，他們因此嘗試了以下的探討：能否用人工方法製造出一顆小黑洞，並且操控這顆小黑洞來驅動一艘星際飛船。這樣的黑洞需符合以下條件：質量要小到可以用人工方法製造、黑洞要能產生巨大的能量、而且能量要大到不會在一次粒子爆炸後就立即用光；他們發現這樣的黑洞是可以存在的。滿足上述條件的理想黑洞，質量約一百萬公噸，大小則為質子尺寸的千分之一。
如何製造出這樣的黑洞呢？Crane和Westmoreland提出了以下的構圖：在太空中架設數量龐大、呈球狀排列的伽瑪射線雷射；這些雷射以綿延數千平方公里的太陽能電板為能源，經過數年的充電後，雷射釋放出相當於一百萬公噸質量所需的能量，經質能互換的過程後，會形成球對稱形狀的質子集團；接著質子集團在自身重力影響下而坍縮，一顆小黑洞就此誕生。
接著這顆小黑洞就會把壓縮在其體內的能量一一吐出，為了讓星際飛船能駕馭這股力量，黑洞會被擺在由「電子氣體(electron-gas)」組成的拋物面鏡的中心點，如此一來，黑洞輻射出的能量會被反射，並向星際飛船的後面噴射而出，星際飛船因而被推動了!而附在星際飛船上，位於黑洞後方的粒子束，則會同步地補充黑洞失去的質量，使得黑洞能夠持續推動星際飛船。
這種由黑洞驅動的動力，輕易就能把星際飛船加速到與光速接近，大大增加了人類在宇宙旅行的可能性，而這樣的應用還只是開始而已。這種「微黑洞(micro-black hole)」還能運用在「可攜式能量轉換器(a power generator capable)」上，能將任何物質轉換成能量，而能量又可以用來製造新的黑洞和「可攜式能量轉換器」。顯而易見地，製造和駕馭黑洞並不簡單，但是Crane和Westmoreland指出，比起「曲速飛行(warp)」或「蟲洞(wormholes)」等推測性的技術，「黑洞驅動(black hole drive)」有個明顯的優勢：從物理觀點來看是可行的。因此，他們相信這是個值得推動的想法。他們認為：「這可以為人類帶來全然不同的、無限寬廣的未來。我們無法預料未來的工程師，是否足以聰明到發明出這麼精巧的裝置，但若真能如此，屆時這個想法就會成真。」(Change Yin-Chih Tsai 譯)
黑洞輻射效應想像圖，版權所有：NASA。
由於黑洞存在「霍金輻射效應(Hawking radiation)」，這使得「黑洞一點也不黑(black holes are not black at all)」：黑洞會隨著時間的流逝而損失能量(這也意味著損失質量)，對大質量的黑洞來說，輻射規模既小且慢，但是對質量很小的黑洞來說，質量轉成能量的過程，則是又快又猛。
上述現象啟發了「堪薩斯大學(Kansas State University)」的兩位研究人員Lois Crane 和Shawn Westmoreland，他們因此嘗試了以下的探討：能否用人工方法製造出一顆小黑洞，並且操控這顆小黑洞來驅動一艘星際飛船。這樣的黑洞需符合以下條件：質量要小到可以用人工方法製造、黑洞要能產生巨大的能量、而且能量要大到不會在一次粒子爆炸後就立即用光；他們發現這樣的黑洞是可以存在的。滿足上述條件的理想黑洞，質量約一百萬公噸，大小則為質子尺寸的千分之一。
如何製造出這樣的黑洞呢？Crane和Westmoreland提出了以下的構圖：在太空中架設數量龐大、呈球狀排列的伽瑪射線雷射；這些雷射以綿延數千平方公里的太陽能電板為能源，經過數年的充電後，雷射釋放出相當於一百萬公噸質量所需的能量，經質能互換的過程後，會形成球對稱形狀的質子集團；接著質子集團在自身重力影響下而坍縮，一顆小黑洞就此誕生。
接著這顆小黑洞就會把壓縮在其體內的能量一一吐出，為了讓星際飛船能駕馭這股力量，黑洞會被擺在由「電子氣體(electron-gas)」組成的拋物面鏡的中心點，如此一來，黑洞輻射出的能量會被反射，並向星際飛船的後面噴射而出，星際飛船因而被推動了!而附在星際飛船上，位於黑洞後方的粒子束，則會同步地補充黑洞失去的質量，使得黑洞能夠持續推動星際飛船。
這種由黑洞驅動的動力，輕易就能把星際飛船加速到與光速接近，大大增加了人類在宇宙旅行的可能性，而這樣的應用還只是開始而已。這種「微黑洞(micro-black hole)」還能運用在「可攜式能量轉換器(a power generator capable)」上，能將任何物質轉換成能量，而能量又可以用來製造新的黑洞和「可攜式能量轉換器」。顯而易見地，製造和駕馭黑洞並不簡單，但是Crane和Westmoreland指出，比起「曲速飛行(warp)」或「蟲洞(wormholes)」等推測性的技術，「黑洞驅動(black hole drive)」有個明顯的優勢：從物理觀點來看是可行的。因此，他們相信這是個值得推動的想法。他們認為：「這可以為人類帶來全然不同的、無限寬廣的未來。我們無法預料未來的工程師，是否足以聰明到發明出這麼精巧的裝置，但若真能如此，屆時這個想法就會成真。」(Change Yin-Chih Tsai 譯)
