把东西扔进黑洞,能从中“偷”能量

未知 2020-06-30 12:24

把东西扔进黑洞,能从中“偷”能量


 




将物体抛入黑洞可以产生能量的理论在首次提出50多年后被科学家证实。
格拉斯哥大学物理与天文学院的一组研究人员着手验证英国物理学家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)1969年的工作。
他们利用声波试图验证“极其奇怪的物理现象”:当你把一个物体扔进黑洞,然后让它一分为二。
彭罗斯发现,落入黑洞的物体将在这个不寻常的空间区域中获得负能量。那么如果将类似二级火箭的东西投入黑洞,借助反冲力让一半加速落入黑洞,另一半加速逃离,那么逃逸的那部分携带的能量大于它在二级助推时反冲作用获得的能量。这些能量或许能被储存起来,为整个世界所用。
几十年来,科学家们一直在寻找验证这一理论的方法,因为彭罗斯声称,验证这一理论的工程挑战只能由“先进的,可能是外星文明”来完成。
在1971年,物理学家Yakov Zeldovich提出可以用扭曲的光波投射到一个旋转的表面来测试这个理论。
为了测试这一点,旋转表面需要至少每秒旋转10亿次——由于工程技术的限制,这一壮举仍然不可能实现。
现在,格拉斯哥的研究人员终于找到了一种方法,用声波来实验证明这种效果。
这是因为声波需要一个比光慢得多的旋转表面。
研究人员用一圈扬声器向一个旋转的泡沫圆盘发出一波旋转的声音,泡沫圆盘的背面有两个麦克风。
他们发现,当声波通过圆盘时,音高会被放大30%,这被称为旋转多普勒效应。
该论文的主要作者Marion Cromb说,大多数人都熟悉线性的多普勒效应。
Cromb说:“当救护车靠近时,警报器的音调似乎升高了,但当它驶离时,警报器的音调却降低了,这时就出现了这种现象。”
“声音之所以会升高,是因为当救护车靠近时,声波传到听者的频率更高,而当救护车经过时,声波传到听者的频率就更低了。”
该研究小组说,旋转多普勒效应是类似的,但这种效应仅限于一个圆形空间,而不是延伸到一条直线上。
在他们的实验中,他们发现当从旋转表面的角度测量时,扭曲的声波会改变它们的音调。
Cromb说:“如果表面旋转的足够快,那么声音的频率就会发生一些非常奇怪的事情——它可以从正频率变成负频率,并且这样做会从表面的旋转中偷取一些能量。”
在实验过程中,研究人员发现,当声波的音调撞击到旋转圆盘时,它就会下降,直到太低以至于听不到。
然后,当它穿过黑洞时,会比原来的音调放大30%——模仿将物体扔进黑洞的预期效果。
论文的合著者Daniele Faccio教授说,他们很兴奋能够通过实验验证一些极其奇怪的物理现象。
“在苏格兰西部的实验室里,我们能够证实一个有半个世纪历史的宇宙起源理论,这很奇怪,但我们认为这将为科学探索开辟许多新途径。”
“我们很想知道如何在不久的将来研究它对不同来源的影响,比如电磁波。”

 

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