返回第179章 黑洞能源(一)  本书记载了宇宙的终极真相首页

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速度节点,纯粹是为了规避相对论效应的影响,因为在这个速度下,相对论效应的影响微乎其微。当物体以光速 1% 的速度运动时,时间膨胀效应导致时钟每天仅慢几秒;而且,在这种情况下,使用传统的牛顿力学方程来计算速度和动能,其误差极小,只有在进行高精度测量时才会显现出来。

    这一数据表格似乎表明,我们显然更倾向于选择质量最小的黑洞,因为它能为飞船提供最大的加速度。当然,你可能不会希望飞船的加速度达到 8.5G(这样的加速度对人体而言难以承受),但如果我们能将飞船(不含黑洞)的质量尽可能降低到接近零,那么飞船的加速度几乎能再提高一倍;反之,增加飞船质量则会降低其加速度。

    但问题在于,正如我之前提到的,小型黑洞的存在时间并不长,而且黑洞质量越小,其存在时间就越短。因此,表格的最后一列列出了论文中提到的各类黑洞的大致寿命。除非你能找到为黑洞 “补充燃料” 的方法 —— 比如,向黑洞中注入更多物质,否则,那些质量最小的黑洞甚至无法支撑到飞船抵达目的地。因为黑洞在释放能量的同时会不断损失质量,而质量的损失又会导致它释放能量的速度加快、质量损失的速度也进一步加快,最终,黑洞会变得极小且能量极高,直至发生剧烈 “爆炸”(完全蒸发)。

    所以,如果你的黑洞质量不足以支撑整个航程,那么在黑洞完全蒸发后,飞船就会失去动力来源,当你抵达目的地时,也就无法减速。不过,这一问题并非无法解决。我们讨论过一些无需消耗燃料就能让飞船减速的方法,其中一种便是 “巴萨德冲压发动机”的概念。这种发动机的设计思路是:通过磁场收集星际空间中的氢原子,然后将这些氢原子压缩到飞船的轴向通道中,引发核聚变反应,从而产生推进力。

    但事实证明,这种概念在现实中并不可行。因为通过计算我们发现,星际空间中的氢原子相对于星际空间本身几乎是静止的,当飞船吸收这些氢原子时,氢原子对飞船产生的减速效应,反而比其通过核聚变产生的推进力更大 —— 这无疑是一个令人遗憾的结果。但凡事都有两面性,这个发现也带来了一个 “意外之喜”:尽管我们无法利用巴萨德冲压发动机为飞船加速,但却可以利用它来为飞船免费减速。

    因此,你可以先用寿命较短的黑洞将飞船加速到巡航速度,然后在抵达目的地时,利用巴萨德冲压发动机的原理来减速。而在整个航程中,你可以使用更常规的能源(如核反应堆,如果掌握了核聚变技术,就用核聚变反应堆;如果没有,就用传统的核裂变反应堆)为飞船供能。当然,在星际旅行所需的高速(军事级别的速度)下,维持生命支持系统所需的能量,只占整个星际旅行总能量消耗的极小一部分。

    此外,利用 “磁场冲压收集” 技术,还有一种潜在的用途:收集星际空间中的金属物质,并将这些金属物质注入黑洞,为黑洞 “补充燃料”。不过,这种方式并不能让飞船获得无限的加速度。因为最终,飞船会达到这样一个速度:即便黑洞能将注入的金属物质完全转化为能量,其产生的推进力也无法抵消因吸收星际空间中低速物质而带来的动量损失。但即便如此,这种方式仍能让飞船达到极高的速度,并且能让黑洞持续存在。

    然而,为黑洞 “补充燃料” 说起来容易,做起来却很难,而且黑洞的质量越小,“补充燃料” 的难度就越大。我曾提到过,为小型黑洞补充燃料比制造一个小型黑洞本身还要困难。同时,我还提出,制造小型黑洞的最佳方法或许是使用大量激光器:将多束激光的能量在同一时刻精准地聚焦到同一个点上,这个聚焦点要比原子的原子核还要小得多。

    这种制造黑洞的概念被称为 “光球黑洞”,“Kugelblitz” 在德语中意为 “球状闪电”。各位观众,之所以选择这种方式制造黑洞,是因为我们要制造的是一个微小的 “光球”—— 光由光子构成,光子与普通物质不同,它可以被无限压缩,不会像普通物质那样因压缩而产生抗拒力,因此,用光子制造黑洞会相对容易一些。

    要制造一个光球黑洞,从物理学角度来看,最大的难点在于需要极其巨大的能量和极高的精度。如果换成用普通物质(比如星际空间中的氢原子)来制造黑洞,难度会更大。因为你需要将这些物质压缩到极高的压力和温度,其所需的压力和温度甚至远远超过核聚变反应的要求,这无疑是一项极具挑战性的任务,尤其是在不投入更多能量的情况下,几乎无法实现。

    同样的问题也存在于为飞船上的黑洞补充燃料:你无法用激光器为黑洞补充燃料,因为制造这些激光器所消耗的能量,会比黑洞从激光器能量中获得的 “燃料”(能量)还要多。而且,黑洞的质量越小,用普通物质为其补充燃料的难度就越大 —— 你需要将这些物质压缩到更小的空间中,同时还要克服黑洞更强的能量输出对这些物质产生的排斥力。

    我曾用一个比喻来形容这种难度:这就好比试图将一个沙滩球塞进正在喷射
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