新浪科技訊 北京時(shí)間3月25日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，一位常春藤聯(lián)盟的天文學(xué)家宣稱，人類或許可以通過一種名為“光環(huán)驅(qū)動(dòng)器”(Halo Drive)的全新方法，從雙黑洞系統(tǒng)獲取能量，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)需燃料的星際旅行。

　　這位名為大衛(wèi)·基平(David Kipping)的天文學(xué)家來(lái)自美國(guó)哥倫比亞大學(xué)，他表示，理論上外星人可能已經(jīng)在我們不知情的情況下使用這種技術(shù)了。光環(huán)驅(qū)動(dòng)器推動(dòng)飛船的原理主要是利用“引力鏡”來(lái)吸收黑洞的能量。引力鏡是指黑洞的某一區(qū)域在吞噬物質(zhì)之后，又將物質(zhì)以同樣的方向拋射出去。

　　“在宇宙中搜尋智慧生命，往往是在考慮假想先進(jìn)文明的可能活動(dòng)，以及可能由此產(chǎn)生的相關(guān)技術(shù)特征的指導(dǎo)下進(jìn)行的，”大衛(wèi)·基平在2月28日發(fā)表于預(yù)印本期刊網(wǎng)站arXiv的論文中寫道，“沿著這些方向，本研究考慮了一個(gè)先進(jìn)文明如何利用光帆概念進(jìn)行相對(duì)論式高效推進(jìn)的可能性。”

　　科學(xué)家已經(jīng)觀察到，當(dāng)光子進(jìn)入引力鏡區(qū)域并隨后被射回時(shí)，它們不僅從旅程中獲得了速度，而且還保留了一部分動(dòng)能。大衛(wèi)·基平表示，利用這些返回的光子——稱為“回旋鏢光子”(boomerang photon)——星際旅行者可以從中收集能量，達(dá)到比黑洞高133%的速度。

　　這種從黑洞中獲取能量的方法不僅可以避免過于靠近危險(xiǎn)的極大引力空間，也將使飛船極難被探測(cè)到。很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，天文學(xué)家一直將黑洞視為一種引力彈弓，可以幫助將物體推入遙遠(yuǎn)的太空。

　　在“引力彈弓效應(yīng)”中，某個(gè)天體(如行星或衛(wèi)星)可以將飛船“投擲”出去并使其加速。1963年，物理學(xué)家弗里曼·戴森(Freeman Dyson)提出，任何體積的飛船都可以利用成對(duì)的緊密天體(如白矮星或中子星)的引力彈弓效應(yīng)達(dá)到相對(duì)論速度——顯著接近光速的速度(戴森最的構(gòu)想是被稱為“戴森球”的巨大球形結(jié)構(gòu)，先進(jìn)文明通過戴森球?qū)⒄麄�(gè)恒星囊括在內(nèi)，捕獲其絕大部分能量)。

　　然而，這些成對(duì)衰亡恒星具有極端的引力和有害輻射，其引力彈弓效應(yīng)可能會(huì)損壞飛船。相反地，大衛(wèi)·基平指出，引力或許可以提高射向黑洞邊緣的激光束能量，從而為飛船提供幫助。黑洞具有強(qiáng)大的引力場(chǎng)，可以扭曲光子的路徑，使其不落入黑洞內(nèi)部。

　　1963年，物理學(xué)家馬克·斯塔基(Mark Stuckey)提出，黑洞在理論上可以作為一個(gè)“引力鏡”，即黑洞的引力可以將光子彈回，使其飛向光源。大衛(wèi)·基平計(jì)算出，如果一個(gè)黑洞朝著光子來(lái)源運(yùn)動(dòng)，那回旋鏢光子就可以帶回黑洞的部分能量。黑洞的移動(dòng)速度越快，光環(huán)驅(qū)動(dòng)器從中獲取的能量就越多。因此，大衛(wèi)·基平認(rèn)為應(yīng)該利用合并之前彼此高速螺旋運(yùn)轉(zhuǎn)的雙黑洞。

　　大衛(wèi)·基平說：“某個(gè)文明可以利用黑洞作為星系航點(diǎn)，但這些航點(diǎn)將很難遠(yuǎn)程探測(cè)到，除非出現(xiàn)雙黑洞合并率升高或較高的雙黑洞偏心率。”因此，如果某個(gè)文明具有足夠接近黑洞的能力，在理論上就可以在我們不知情的情況下，利用光環(huán)驅(qū)動(dòng)器方法進(jìn)行星際旅行。天文學(xué)家或許可以通過觀察雙黑洞合并是否發(fā)生得更加頻繁來(lái)尋找外星生命使用光環(huán)驅(qū)動(dòng)器的跡象。

　　大衛(wèi)·基平的研究主要基于成對(duì)黑洞彼此環(huán)繞運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可以達(dá)到相對(duì)論速度。盡管銀河系中估計(jì)有1000萬(wàn)對(duì)雙黑洞，但大衛(wèi)·基平指出，只有少數(shù)雙黑洞能以相對(duì)論速度長(zhǎng)時(shí)間彼此環(huán)繞運(yùn)轉(zhuǎn)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)雙黑洞會(huì)很快合并。不過，他認(rèn)為一些孤立旋轉(zhuǎn)的黑洞也可以幫助光環(huán)驅(qū)動(dòng)器達(dá)到相對(duì)論速度，“而且我們已經(jīng)知道有許多超大質(zhì)量黑洞以相對(duì)論速度旋轉(zhuǎn)”。

　　光環(huán)驅(qū)動(dòng)器的一大缺點(diǎn)是“必須前往最近的黑洞，”大衛(wèi)·基平說，“這就像一次性支付高速過路費(fèi)。你必須耗費(fèi)一定能量才能到達(dá)最近的入口，但接下來(lái)，你就可以想走多遠(yuǎn)就走多遠(yuǎn)。”

　　光環(huán)驅(qū)動(dòng)器只有在非常靠近黑洞——大約是黑洞直徑的5到50倍——的距離上才能發(fā)揮作用。“這就是你首先必須非常接近黑洞的原因，也決定了你無(wú)法以此輕易地跨越數(shù)光年的距離，”大衛(wèi)·基平說，“我們?nèi)匀恍枰�先找到某種方法，到達(dá)鄰近的恒星，然后才能進(jìn)入星際‘公路系統(tǒng)’。”

　　大衛(wèi)·基平表示，與其他假想的星際旅行方式相比，光環(huán)驅(qū)動(dòng)器的另一個(gè)主要好處是可以極大地減少對(duì)燃料來(lái)源的需求。其他理論上的星際旅行方式都要求飛船加速到所謂的相對(duì)論速度，但這需要大量的燃料，而這些燃料本身也具有質(zhì)量，反過來(lái)要求推進(jìn)器的功能更加強(qiáng)大。相比之下，光環(huán)驅(qū)動(dòng)器只需要從黑洞中采集光子即可。裝配有光帆的飛船可以利用激光來(lái)推動(dòng)自己前進(jìn)。

　　2016年，物理學(xué)家史蒂芬·霍金與投資人尤里·米爾納共同宣布了“突破攝星”(Breakthrough Starshot)項(xiàng)目的正式啟動(dòng)。該項(xiàng)目的初期投資為1億美元，計(jì)劃研發(fā)名為“星片”(StarChip)的光帆飛行器，以五分之一光速航行約20年，到達(dá)半人馬α星——距離我們最近的恒星系統(tǒng)。

　　黑洞里面有什么?

　　黑洞是宇宙中最奇特的天體之一，它們的名字來(lái)源是：沒有任何物體可以逃脫它們的引力，即使是光線也不能。如果你冒險(xiǎn)接近黑洞并穿過所謂的事件視界，即光線也無(wú)法逃脫的邊界，那你將永遠(yuǎn)被困在黑洞中，或者被摧毀。

　　對(duì)于小型黑洞，無(wú)論如何你都不可能在如此近距離的接觸中幸存下來(lái)�？拷�事件視界的潮汐力足以將任何物質(zhì)拉伸到一串原子的程度，物理學(xué)家將這一過程稱為“面條化”(spaghettification)。

　　但對(duì)于大型黑洞——比如銀河系等星系中心的超大質(zhì)量黑洞，其質(zhì)量相當(dāng)于一顆恒星質(zhì)量的數(shù)億倍甚至數(shù)十億倍——穿越事件視界可能就會(huì)平安無(wú)事。科學(xué)家認(rèn)為，我們是有可能在進(jìn)入黑洞世界的過程中存活下來(lái)的。

　　物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家一直想知道黑洞里面的世界是什么樣的。他們轉(zhuǎn)向愛因斯坦的廣義相對(duì)論方程來(lái)預(yù)測(cè)黑洞內(nèi)部的世界。這些方程很有效，直到觀察者接近黑洞中心或奇點(diǎn)。在理論計(jì)算中，那里的時(shí)空曲率會(huì)變?yōu)闊o(wú)窮大。(任天)