黑洞是个令人生畏的存在,但其蕴含的巨大能量也让人趋之若鹜,有个特别大胆的想法是:先进文明可能利用黑洞散发的热辐射作为能源推进动力。最近,美国堪萨斯州立大学(KSU)数学家 Louis Crane 针对此一假设发表了篇新论文指出,我们有机会利用伽马射线望远镜搜寻到这类先进文明。
黑洞散发的热辐射即霍金辐射(Hawking radiation),在 1974 年由物理学家史蒂芬·霍金提出,当成双成对的粒子如:电子和正电子或一对光子,在强烈的重力场中被制造出来时,其中一个粒子会坠入黑洞,另一个会逃离,从而产生这种辐射。
2009 年时,Louis Crane 曾与当时的堪萨斯州立大学研究生 Shawn Moreland 共同撰写一篇论文:《黑洞动力太空船可能成真吗?》(ARE BLACK HOLE STARSHIPS POSSIBLE?),探讨由人造黑洞产生的霍金辐射,是否具备应用可能性。
“黑洞动力太空船”概念最早是由科幻作家亚瑟·查理斯·克拉克于 1975 年的小说《Imperial Earth》中引入,1978 年时数学家查尔斯·雪菲尔撰写的短篇小说《Killing Vector》也提出类似技术,描述先进文明如何从一个旋转的黑洞提取能量,以满足太空船能源推进需求。
当时研究论文的结论表明,这种科幻式假设处于“可能成真”的门槛前,虽然至今都还没摸清的量子重力效应又可能出奇不意颠覆所有想像。
Louis Crane 表示,一个极度先进的文明已有能力驾驭微黑洞(也称量子黑洞、迷你黑洞),只要往人造微型黑洞里丢物质就能取得黑洞反馈的巨大能量,有可能使太空船达到相对论速度,而 NASA 目前研究的任何技术都不可能让一艘太空船达到接近光速行驶。
但要制造微黑洞,得掌握将数十亿吨伽马射线激光光聚焦到原子尺寸的技术,这类文明已达到卡尔达肖夫指数(Kardashev Scale)中的 III 型文明,日裔美国籍理论物理学家加来道雄曾指出,人类文明可能在 10~100 万年后才达到 III 型(如果没有因气候变迁绝种的话)。
最近,Louis Crane 继上述合作论文后发表了新论文,题为《以伽马射线望远镜搜寻地外文明》,认为那些以伽马射线激光光制造出的人造黑洞,会产生称为溢流(spillover)的闪光,而我们已可用现有伽马射线望远镜搜索到这种溢流迹象,比如:费米伽玛射线太空望远镜(Fermi Gamma-ray Space Telescope,FGST)、高能立体视野望远镜(High Energy Stereoscopic System,HESS)、超高能辐射成像望远镜阵列(Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System,VERITAS)等。
宇宙中,天文学家已发现数个点状伽马射线源,但还没办法给出任何物理解释,也许就可能是卡尔达肖夫指数中的 III 型文明?在我们建置更高分辨率与成像能力的新一代仪器前,还有很长一段路要走。
- Gamma ray telescopes could detect starships powered by black hole
(首图来源:欧洲太空总署)
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