半个世纪前倡导的“黑洞发电”理论得到了证明

格拉斯哥大学的一个研究小组已经证明了利用黑洞发电的方法“彭罗斯过程”。

“彭罗斯过程”是一种利用黑洞发电的方法，大约在半个世纪前提出，但当时被认为是不可能实现的。

Amplification of waves from a rotating body | Nature Physics
https://www.nature.com/articles/s41567-020-0944-3
University of Glasgow-University news-'Twisted' sound experiment helps confirm 50-year-old science theory
https://www.gla.ac.uk/news/headline_727690_en.html
Experiment confirms 50-year-old theory describing how an alien civilization could exploit a black hole
https://phys.org/news/2020-06-year-old-theory-alien-civilization-exploit.html

彭罗斯过程是一种“从黑洞中提取能量”的理论。人们认为这种方法可以通过将垃圾扔进黑洞来获得能量，并且认为垃圾问题和能量问题可以同时解决。有人说，这是不可能实现的。

格拉斯哥大学的一个研究小组已经证明了与彭罗斯过程相关的“放大扭曲波”的想法。研究小组发布了一部电影，清楚地解释了彭罗斯的过程和这次进行的实验。

英国科学家罗杰.彭罗斯在1969年提出了“如何从旋转的黑洞中获取能量”。

大概原理就是：因为黑洞自身的时空特性，允许在能层内可以存在负能轨道。那我们不妨想想，假设现在有一个物体飞进了克尔黑洞的负能轨道，并且让这个物体在负能轨道分裂，一部分留下来，一部分飞出去。由于能量守恒定律，那么飞出去的那部分所带能量就会大于之前整个物体所带的能量，也就是说利用了黑洞的能量。

当然随着这个过程的进行，黑洞自身的角动量会逐渐变小，最终可能变为史瓦西黑洞。而且这个过程最多可以提取29%的黑洞能量。

然而，由于技术问题，这种方法只是一个理论。

1971年，苏联科学家雅科夫·泽尔多维奇继承了彭罗斯的想法。Zeldovich宣布，扭曲光波可以通过撞击高速旋转的金属柱而不是黑洞来放大。

这种放大效应是由一种被称为“多普勒效应”的旋转形式的现象引起的，即当救护车靠近时，警报器的声音听起来很高，而当救护车离开时声音很低。

在泽尔多维奇的理论中，当旋转的金属柱与扭曲的光波碰撞时，扭曲的光波的频率通常由于多普勒效应而降低，但是当金属柱具有足够的旋转速度时，它就会扭曲。人们认为光波的频率会增加。

这个想法类似于彭罗斯的“从黑洞中获取能量”的想法。

泽尔多维奇的想法仍然是一个理论，因为存在一个问题，即金属柱的旋转次数必须达到每秒10亿转或更多。但这一次，研究小组通过使用声波而不是光波来证明了泽尔多维奇的理论。

在实验中，首先将扬声器放在环上并产生“扭曲的声波”。

将产生的扭曲声波施加到旋转吸声材料上。这种旋转吸音材料相当于Zeldovich提出的高速旋转金属柱。

当吸声材料的转速增加时，证实了扭曲声波的频率和振幅随着转速的增加而增加，证明了Zeldovic的想法。关于振幅，原始波的30%根据吸音材料的转数而增加。研究小组解释说，用于这种放大的能量是从旋转的吸音材料中获得的。

实际的实验设备看起来像这样。在下图中，吸音材料放置在图像的中心，其后面的扬声器放置在环上。

该论文的合著者、格拉斯哥大学（Glasgow University）的丹尼尔·法奇奥（Daniel Faccio）教授说，我们很高兴在该理论首次提出半个世纪后，实现了实验验证。我们能够证实这一点似乎很奇怪，但我认为这项实验为科学探索开辟了新的可能性