中國科學家造出世界第一個“人造黑洞”

http://www.chinareviewnews.com 2010-11-21 10:43:59

它有著“黑洞”之名，雖然尺寸“迷你”，但任何經過的電磁波或光，都不可能逃離它的引力。10月15 日，《科學》雜誌宣布，世界上第一個“人造黑洞”在中國東南大學實驗室裡誕生。

　　不過，這個小型“黑洞”不僅不會毀滅世界，還能幫助人們更好地吸收太陽能。

　　外灘畫報報道，在宇宙中，黑洞吞噬萬物，甚至包括光。人們樂意議論這種天體，因為它神秘、“性情”怪異：它身處宇宙最幽暗的地方，沒有人能直接觀測到它，而靠近它的任何物質，都會被無情地拖曳到它的深淵裡，小行星、星塵、光波、時間，無一例外。

　　人們對黑洞這種天體感到好奇，但絕不會希望有任何一個黑洞接近自己，或我們的星球。然而現在卻有一些科學家在自己的實驗室裡造出了“黑洞”，一個“迷你”黑洞。

　　10 月15 日的《科學》雜誌在介紹這種“人造黑洞”時建議，人們可以把這種“黑洞”裝進自己的大衣口袋裡。

　　製造出“人造黑洞”的是中國東南大學的一個研究組，崔鐵軍教授和程強教授是其中最主要的兩位研究者。

　　“實際上，我們做的黑洞不是嚴格意義上的黑洞。”在接受《外灘畫報》採訪時，程強教授對記者說。

　　實驗室裡的“人工黑洞”，目的當然不是為了將一個吞噬一切的“惡魔”裝進口袋。據程強介紹，現在存在於東南大學毫米波國家實驗室的“人造黑洞”，實際上是一個模擬裝置，這種模擬裝置目前可以吸收微波頻段的電磁波，在未來，它還可以吸收光。

　　但是除此之外，它並不能吸收任何實質的東西。“它只吸收電磁波，不吸收能量。”程強對記者說。

　　這是一個不具有危險性的“黑洞”，不僅如此，這種裝置還能在未來用於收集太陽能。在這方面，“人造黑洞”將比世界上任何一種太陽能電池板都更高效。

　　一些物理愛好者甚至為這種全新的裝置設計了一些新功能，比如將它裝置在航天器中的太陽帆上，或者用來吸收空氣中游散的電磁波——因為手機和無線網絡的普及，這種看不見的電磁波據說侵害了我們的健康，成為一種新的污染。

　　不過，製造“黑洞”的研究者卻從來不想那麼多，現在崔鐵軍和程強正在繼續的，是如何把實驗室裡的裝置變成樣機，“實現工程化”。

　　面對關於“人造黑洞”的各式各樣的議論，程強認為， “成果公布以後，被許多國際媒體轉載和評論，確實也大大出乎我們意料。從我們個人角度而言，只覺得這是一個比較有意義的工作。

實驗室裡的“黑洞”

　　“我覺得很驚奇，崔和程這麼快就做出了‘人造黑洞’！”看到這個研究成果後，納瑞馬諾維說。

　　伊維根.納瑞馬諾維(Evgenii Narimanov) 是美國印第安納州西拉斐特市普渡大學的一名教授。

　　今年年初，他和合作者亞歷山大.基爾迪謝維(Alexander Kildishev) 一起，發表論文，提出了一種製造小型“黑洞”的理論和設計方案。

　　他們的想法是通過模擬黑洞的一些性質，使在“人造黑洞”附近出現的放射性物質被吸引，然後螺旋式地進入“黑洞”中心。

　　“我們的確是受到他的論文的啟發，但研究本身是我們獨立完成的。”程強對記者說。

　　之所以能這麼快將之變成現實，是因為他們所在的實驗室也一直從事著這方面的研究，在理論和實驗兩方面都積累了很多年的經驗，實驗過程中也用到了很多他們自己的獨創性想法。

　　不過雖然名為“黑洞”，他們受納瑞馬諾維啟發而造的“黑洞”，和真正存在於宇宙中的黑洞還是有大差別的，這種差別並不僅僅體現在質量的大小上。兩種“黑洞”的原理其實並不一樣。

　　宇宙間的黑洞之所以能吞噬一切，是因為它質量巨大，而實驗室裡的“黑洞”，實際上是根據光波在被吸進宇宙黑洞時的性質，模擬出來的儀器，可以令光波接近時產生相似的扭曲，並被吸引。

　　也就是說，兩種“黑洞”可以讓附近的光波出現相似的“結局”，但是光波遇到的卻並不是同一回事。

　　不過目前東南大學實驗室裡的“黑洞”，還只是適用於某些微波頻率，比如人們常用的通信頻率， 如GSM、CDMA 和藍牙等，吸引光波還有待進一步研究，因為光波的頻率更短，需要設計的“人造黑洞”尺寸也要更小些。

超強吸波裝置

　　這樣的“人造黑洞”，在未來可以用於發電。

　　“當電磁波遇到這台儀器，就會立刻被捕獲，並且立刻被引入到儀器裡，一直被吸進黑洞中心。沒有電磁波可以逃離這個黑洞。”崔鐵軍向《科學美國人》雜誌描述“人造黑洞”時說。在他們的儀器中，被吸入的電磁波在中心位置轉化為熱能。

　　根據《科學》雜誌介紹，“人工黑洞”是一個直徑22 厘米的裝置。它有60 個同軸環，外層由40 個同心環組成。

　　通過特別設計，研究組令同心環的從外到內的介電常數發生連續變化，而不同的介電常數，則能讓電磁波的方向發生相應改變。

　　程強把這台儀器描述成“一個超強吸波裝置”。可以這樣聯想，一台“人造黑洞”仿佛一台吸力強大的“吸塵器”，只要它所在的地方有電磁存在，那些電磁波或光波就會源源不斷地被它收入囊中，不受任何其他外界條件的限制。

　　用於獲取能源，這樣一個超強吸波裝置仿佛正在打開一座看不見卻內容豐厚的“寶藏”，用它來吸收太陽能，不僅可以在任何天氣裡正常工作，甚至將之放入黑暗的宇宙裡，它也能收集到同樣多的電磁波或光波，並將之轉化為熱能。