第52章:旋轉黑洞
銀河紀元357年,利用地球人類遺留在雙黑洞系統附近的傳送門,地球帝國艦隊和帝國科學院派遣戰艦和科學家,對雙黑洞系統進行了一系列科學研究。通過對這個雙黑洞系統的研究,人類還真發現了暗物質,對旋轉黑洞的瞭解更深刻。
暗物質是一類無法通過地球人類當前探測手段發現的物質,只能通過引力作用來發現暗物質,在這個雙黑洞系統附近的人類科學家,發現黑洞是研究暗物質暗能量最理想的地點。
科學家發現暗物質可以通過引力作用與外界發生作用,由此可以計算出暗物質的規模。黑洞似乎能讓暗物質發光。黑洞周圍環繞着大量的暗物質羣,一旦暗物質粒子之間發生碰撞,會釋放大量的伽瑪射線,這樣科學家能夠通過伽瑪射線望遠鏡發現暗物質。
宇宙在加速膨脹。到底是什麼樣的力量,在促使所有的星系或者其他物質加速遠離?科學家們將這種與引力相反的斥力來源,稱爲“暗能量”。暗能量是宇宙加速膨脹的推手。宇宙的膨脹進程處於兩種相剋的力量平衡之中,如同陰陽相剋。其中的一種力量是引力,它們的作用使膨脹減速,而另一種強大的反制力量則是暗能量,它使宇宙加速膨脹。
宇宙的運動都是旋渦型的,所以暗能量總是以一種旋渦運動的形式出現。在暗能量的旋轉範圍內能形成一種旋渦場,稱之爲暗能量旋渦場,簡稱爲旋渦場。
暗能量的無處不在,反而讓人們很難意識到它的存在。暗能量與物質不同,它是均勻分佈的,不會在某個地方聚集成團。不論是在家裏廚房,還是在星際空間,暗能量的密度都完全一樣,每立方米中幾個氫原子的質量。塔布星系中所有的暗能量加起來,與一顆小行星的質量差不多,在行星的“舞蹈”中,幾乎起不了作用。只有在巨大的空間尺度上和時間跨度上,才能體現出暗能量的影響力。
總之,暗物質是自吸引的引力,暗能量是自相斥的斥力{負壓張力}。暗物質的自吸引解釋了宇宙的構成,暗能量的自相斥解釋了宇宙的膨脹。
地球人類人工製造的天狼星恆星黑洞,它是一個史瓦西黑洞{靜態黑洞},現在這個雙黑洞系統,是一個高速互繞的克爾黑洞。
相比於靜態的史瓦西黑洞,克爾黑洞更接近於實際物理上的黑洞,因爲大多數恆星都具有一定的自轉角動量,當它們坍縮成黑洞時仍然會保留部分角動量。
在克爾黑洞的最外層,由於旋轉會產生對周圍時空的拖曳效應,存在着一個判斷物體是否可以靜止於時空中的靜止界面。
在這個界面內部,和靜態的史瓦西黑洞一樣存在着視界,但是要比史瓦西視界更加複雜,因爲在這裏,視界分爲內視界和外視界。外視界是物體能否與外界通訊的分界面,而內視界是奇點的奇異性質能否影響外界的分界面。在克爾黑洞中,外視界會由於角速度的增大而縮小,而內視界會隨着角速度的增大而增大{想一下牛頓引力定律和角速度的綜合應用產生的在軌道上運動的物體的受力變化就可以明白了}。當內、外視界重合的時候,兩層視界會同時消失,將一個裸露的奇點展現在宇宙時空中。
克爾黑洞旋轉所造就的克爾時空,它由向過去和將來都無限重複的方塊組成。黑洞有無數個外部宇宙和無數個內部宇宙!外部宇宙以零無限和視界爲邊界。每個內宇宙都有一個奇點並被分成幾個區域。旋轉黑洞有一個包圍着中心奇點的內視界。每越過一個視界,時間和空間就互換方向,在從外部宇宙到奇點的途中會出現兩次換向,於是,在內視界以內時間和空間的方向與黑洞外面正好一樣。
人類一直都認爲黑洞是一毛不拔的吝嗇鬼,只進不出。但是,人類發現,軸對稱旋轉的克爾黑洞似乎和靜態的史瓦西黑洞不同。當黑洞的旋轉速度越快時,其動圈層變得更大,允許伽瑪射線逃逸黑洞,因此黑洞是個天然的極端物理實驗室,有更多的宇宙奧祕可通過觀測黑洞獲得。
科學家想到了利用彭羅斯過程,可從旋轉的黑洞中提取能量。
克爾黑洞在外視界和靜止界面之間,有一個相對十分廣闊的區域,叫“能層”,意思就是能夠從中提取能量的一層。克爾黑洞的能量組成有兩部分:質量對應的引力勢能和轉動對應的轉動動能。所能提取的是轉動能。提取轉動能方法是派飛船進入能層,然後朝黑洞轉動方向的反方向扔下一個重物,然後快速離去。這個過程會使黑洞轉動的角動量降低,減少的部分轉移到飛船上,另外,轉動量也降低,這部分能量也轉移到了飛船上,這就從黑洞中提取了能量。不過,黑洞也不喫虧,它雖然失去了轉動能{角動量},但是得到了一大塊物質。黑洞並不在乎轉動能{角動量},它在乎的是視界的面積。黑洞進行的任何活動都保持視界面積只增加不減少,上述過程能夠使視界面積增加。所以從理論上,可以在克爾黑洞靜止界面外建立一個空間站,然後利用拋物投射來提取黑洞的旋轉能,這樣可從旋轉的黑洞中提取幾乎無窮盡的能源{因爲大型黑洞的壽命幾乎可以肯定比質子的壽命長}。
在天狼星恆星黑洞中,地球人類通過超強智能能量體射束,打開了史瓦西靜態黑洞裏的“蟲洞”,從而進行超距航行。但在旋轉的克爾黑洞能層中,由於黑洞旋轉帶來的拖曳將時空撕裂,所以克爾黑洞並不需要外部力量,比如智能能量體射束的作用,自己就能產生穿越時空的蟲洞。
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