超越太陽(yáng)系

上個(gè)月，美國(guó)宇航局（NASA）正式宣布，旅行者2號(hào)探測(cè)器已飛出太陽(yáng)系，進(jìn)入星際空間。這是人類歷史上第二艘進(jìn)入星際空間的飛行器，第一艘也是NASA的探測(cè)器，同樣在1977年發(fā)射的旅行者1號(hào)。兩艘旅行者號(hào)飛行四十年后，相繼掙脫太陽(yáng)系的籠藩，進(jìn)入星際空間，無(wú)疑是人類歷史上革命性的事件。

然而，假如我們站在上帝的視角，超越太陽(yáng)系之外來(lái)看這兩艘飛船，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，人類的革命性成果顯得多么的渺小。假如太空中的太陽(yáng)系是一個(gè)足球的話，旅行者1號(hào)和2號(hào)才剛剛離開(kāi)足球（直徑0.223米）表面；假如它們的目標(biāo)是離我們最近的恒星系，比鄰星所在的半人馬座三合星的話，這三顆互繞運(yùn)行的恒星還在100米之外的球場(chǎng)那一端！

即使如此，我們也等待了一個(gè)人的半生，才看到人類制造的最快飛船飛出太陽(yáng)系這個(gè)足球的表面，如果沒(méi)有更快的交通工具，人類將永遠(yuǎn)被束縛在宇宙狹小的籠子里，對(duì)外面的世界一無(wú)所知。

那么，有什么力量可以讓我們逃脫這一籠藩，開(kāi)創(chuàng)人類文明的大未來(lái)呢？

這就是理論上勉強(qiáng)可行的庫(kù)格伯里茲（kugelblitz）黑洞引擎星艦。

傳統(tǒng)黑洞

傳統(tǒng)的黑洞是物質(zhì)密集型的，密集到會(huì)形成一個(gè)事件視界，連光都無(wú)法逃脫它的引力范圍。這種黑洞的烹調(diào)過(guò)程其實(shí)是這樣的，先是有一大團(tuán)的氫氣，質(zhì)量達(dá)我們太陽(yáng)的25倍，聚集在一起后點(diǎn)燃核聚變，將內(nèi)部的氫轉(zhuǎn)化成氦；數(shù)百萬(wàn)年后，氫燒得差不多了，又點(diǎn)燃氦聚變，將氦轉(zhuǎn)化成碳和氧；之后這些元素又開(kāi)始融合成其它元素，速度越來(lái)越快，最后融合成鐵元素。鐵不能通過(guò)融合產(chǎn)生能量，恒星內(nèi)部不再有熱量補(bǔ)充，無(wú)法再抵御強(qiáng)大的引力，因而迅速向內(nèi)坍縮并反彈，發(fā)生超新星爆炸，將外殼炸掉，內(nèi)部的物質(zhì)則墜入奇點(diǎn)，形成一個(gè)數(shù)倍于太陽(yáng)質(zhì)量的完美黑洞。

當(dāng)然，還有一些菜譜可以制造黑洞，比如宇宙膨脹初期密度很大的區(qū)域直接坍縮成黑洞，中子星合并形成黑洞等。

然而這些黑洞實(shí)在太危險(xiǎn)，我們恐怕還沒(méi)有能力捕獲它們來(lái)為我們的宇宙飛船燒“鍋爐”。

kugelblitz黑洞引擎

在你的心目中可能有這樣一個(gè)根深蒂固的概念，黑洞是大量物質(zhì)抵御不住引力坍縮而形成的。但愛(ài)因斯坦有一個(gè)著名的質(zhì)能公式，E=mc^2，意味著質(zhì)量和能量是等價(jià)的，質(zhì)量是鎖定在某種范圍內(nèi)的能量，萬(wàn)有引力對(duì)質(zhì)量和能量具有同樣的影響。既然物質(zhì)坍縮可以形成黑洞，那么能量能不能直接形成黑洞呢？這就是我們的kugelblitz黑洞引擎！

kugelblitz是德語(yǔ)球狀閃電的意思，在天文學(xué)上指由光或者說(shuō)輻射，而不是物質(zhì)制造的黑洞。光沒(méi)有質(zhì)量，但有能量，理論上可以將足夠多的輻射聚集到微小的空間中形成一個(gè)事件視界，這個(gè)空間引力是如此之大，以致沒(méi)有任何物質(zhì)和能量能從中逃脫，于是kugelblitz黑洞便誕生了。

這個(gè)想法美妙而優(yōu)雅，我們可以開(kāi)發(fā)一種能夠發(fā)射最強(qiáng)形式能量——伽馬射線的激光器，精確地將它們聚焦在一個(gè)非常準(zhǔn)確的空間點(diǎn)上，就可以生成一個(gè)kugelblitz黑洞。

黑洞引擎原理

kugelblitz黑洞之所以能夠用作引擎的燃料，是因?yàn)榛艚疠椛涞拇嬖?。一個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞，表面溫度極低，要10^67年才能完全蒸發(fā)掉；而越小的黑洞，表面溫度越高，霍金輻射越強(qiáng)，蒸發(fā)得越快，比如歐洲的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)，假如制造出黑洞的話，在極短的時(shí)間里就會(huì)哧溜一聲蒸發(fā)掉，不會(huì)對(duì)我們?cè)斐赏{。要把黑洞的霍金輻射作為引擎能量來(lái)源，我們需要精心烹調(diào)，制作一個(gè)能量輸出和壽命平衡的黑洞。比如一個(gè)直徑100億億分之一米（10^-18米，比原子、質(zhì)子、中子還小，和電子、夸克差不多大）的黑洞，其壽命大約為5年，可以輻射出12.9億億KW的能量，我們只需要把它放到一個(gè)拋物面反射鏡的焦點(diǎn)處，就可利用源源不斷輻射出來(lái)的能量推動(dòng)黑洞引擎前進(jìn)了。根據(jù)2015年貝勒大學(xué)Jeffrey Lee的計(jì)算，使用這種引擎，我們可以將飛船速度推進(jìn)到光速的72%！

好了，到離我們最近的恒星系終于只需要幾年的時(shí)間了！

數(shù)學(xué)瓦解

但是，文章的開(kāi)始我就說(shuō)了，這種黑洞引擎只在理論上勉強(qiáng)可行，這就意味著它還存在理論上的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題就是，要制造這樣的黑洞，激光器的單個(gè)脈沖就需要太陽(yáng)十分之一秒產(chǎn)生的能量；即使我們未來(lái)能夠做到，其溫度也將超過(guò)普朗克溫度，即1.416808×10^32開(kāi)爾文！

這已經(jīng)超出我們對(duì)物理學(xué)的理解了，在這一溫度下，所有用于物理定律的數(shù)學(xué)都已經(jīng)瓦解了，我們無(wú)從知道會(huì)發(fā)生什么事情。就像有人問(wèn)，如果乘著飛船以光速前進(jìn)會(huì)發(fā)生什么？沒(méi)有人知道會(huì)發(fā)生什么，因?yàn)槲锢矶稍谶@種情況下已經(jīng)崩潰，我們無(wú)法科學(xué)地準(zhǔn)確說(shuō)出會(huì)發(fā)生什么。

所以，kugelblitz黑洞引擎星艦?zāi)懿荒軒覀冨塾螘r(shí)空，現(xiàn)在還是一個(gè)問(wèn)題。

參考：http:///EGp9imz，維基百科相關(guān)詞條

作者公眾號(hào)：xudewen028