中国造出世界首个“人造黑洞”

黑洞的英文名称叫black hole,是引力场很强的一种天体,就连光也不能逃脱出来。当恒星的半径小到一特定值(天文学上叫“史瓦西半径”)时,就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时,恒星就变成了黑洞。说它“黑”,是指它就像宇宙中的无底洞,任何物质一旦掉进去,“似乎”就再不能逃出。

由于黑洞中的光无法逃逸,所以我们无法直接观测到黑洞。然而,可以通过测量它对周围天体的作用和影响来间接观测或推测到它的存在。

《科学》杂志近日宣布,世界上第一个“人造黑洞”在中国东南大学实验室里诞生。不过,这个小型“黑洞”不仅不会毁灭世界,还能帮助人们更好地吸收太阳能,在未来可以用于发电。

制造出“人造黑洞”的是中国东南大学的一个研究组,崔铁军教授和程强教授是其中最主要的两位研究者。“实际上,我们做的黑洞不是严格意义上的黑洞。”在接受采访时,程强教授对记者说。

实验室里的“人工黑洞”,目的当然不是为了将一个吞噬一切的“恶魔”装进口袋。据程强介绍,现在存在于东南大学毫米波国家实验室的“人造黑洞”,实际上是一个模拟装置,这种模拟装置目前可以吸收微波频段的电磁波,在未来,它还可以吸收光。但是除此之外,它并不能吸收任何实质的东西。“它只吸收电磁波,不吸收能量。”程强说。

这是一个不具有危险性的“黑洞”,不仅如此,这种装置还能在未来用于收集太阳能。在这方面,“人造黑洞”将比世界上任何一种太阳能电池板都更高效。

现在,崔铁军和程强正在继续研究把实验室里的装置变成样机,“实现工程化”。

“我觉得很惊奇,崔和程这么快就做出了‘人造黑洞’!”看到这个研究成果后,纳瑞马诺维说。伊维根·纳瑞马诺维(EvgeniiNarimanov) 是美国印第安纳州西拉斐特市普渡大学的一名教授。今年年初,他和合作者亚历山大·基尔迪谢维(Alexander Kildishev) 一起,发表论文,提出了一种制造小型“黑洞”的理论和设计方案。

他们的想法是通过模拟黑洞的一些性质,使在“人造黑洞”附近出现的放射性物质被吸引,然后螺旋式地进入“黑洞”中心。

“我们的确是受到他的论文的启发,但研究本身是我们独立完成的。”程强说,他们也一直从事着这方面的研究,积累了很多年的经验,实验过程中也用到了很多他们自己的独创性想法。

不过虽然名为“黑洞”,但和真正存在于宇宙中的黑洞还是有大差别的,这种差别并不仅仅体现在质量的大小上。两种“黑洞”的原理其实并不一样。宇宙间的黑洞之所以能吞噬一切,是因为它质量巨大,而实验室里的“黑洞”,实际上是根据光波在被吸进宇宙黑洞时的性质,模拟出来的仪器,可以令光波接近时产生相似的扭曲,并被吸引。

这样的“人造黑洞”,在未来可以用于发电。“当电磁波遇到这台仪器,就会立刻被捕获,并且立刻被引入到仪器里,一直被吸进黑洞中心。没有电磁波可以逃离这个黑洞。”崔铁军向《科学美国人》杂志描述“人造黑洞”时说。在他们的仪器中,被吸入的电磁波在中心位置转化为热能。

根据《科学》杂志介绍,“人工黑洞”是一个直径22厘米的装置。它有60个同轴环,外层由40个同心环组成。通过特别设计,研究组令同心环的从外到内的介电常数发生连续变化,而不同的介电常数,则能让电磁波的方向发生相应改变。

程强把这台仪器描述成“一个超强吸波装置”。只要它所在的地方有电磁存在,那些电磁波或光波就会源源不断地被它收入囊中,不受任何其他外界条件的限制。

用于获取能源,这样一个超强吸波装置仿佛正在打开一座看不见却内容丰厚的“宝藏”,用它来吸收太阳能,不仅可以在任何天气里正常工作,甚至将之放入黑暗的宇宙里,它也能收集到同样多的电磁波或光波,并将之转化为热能。(外滩画报)