教授提出围绕行星运行的黑洞可能是先进文明的标志

1971年，英国数学物理学家、诺贝尔奖获得者罗杰·彭罗斯(RogerPenrose)提出了如何从旋转的黑洞中提取能量。他认为，这可以通过在黑洞的吸积盘周围建立一个线束来实现，在那里，下落的物质被加速到接近光速，从而触发多种波长的能量释放。

从那时起，多名研究人员提出，先进文明可以使用这种方法(彭罗斯过程)来为他们的文明提供动力，这代表了我们应该留意的技术特征。

例子包括约翰·M·斯马特的超越假说，这是对费米悖论的一项拟议解决方案，他认为高级智慧可能会迁移到黑洞周围的区域以利用可用的能量。

最新的研究成果来自哈佛大学教授阿维·洛布，他在最近的一篇论文中提出了先进文明如何能够依靠“黑洞卫星”无限期地为他们的母星提供能源。他认为，这个黑洞照亮其所绕行的行星的方式将构成未来SETI调查的潜在技术特征。

勒布教授是哈佛大学FrankB.BairdJr.科学教授、哈佛-史密森天体物理中心(CfA)理论与计算研究所所长、黑洞计划(BHI)创始主任、伽利略计划负责人。

他的最新论文《黑洞卫星照亮行星作为一种技术特征》最近发表在美国科学院院刊《研究笔记》上。

1975年，斯蒂芬·霍金提出理论，认为黑洞会发射光子、中微子和一些较大的粒子，此后被称为“霍金辐射”。从那时起，利用黑洞作为能源的提议通常分为两大阵营。

一方面，有可能利用黑洞吸积盘的角动量(“彭罗斯过程”)或捕获其超高速喷流产生的热量和能量(可能以戴森球的形式)。另一方面，有可能向黑洞注入物质并利用由此产生的霍金辐射。

在他的论文中，勒布提出了一个先进文明如何依靠后者的过程，即制造一个围绕其母星运行的黑洞。这个黑洞非常小，重量只有十万吨(1011克)。

如果不加以控制，这个黑洞将在一年半内通过霍金辐射蒸发。但正如Loeb通过电子邮件告诉《今日宇宙》的那样，它可以通过每秒吸积相对少量的物质(2.2公斤;4.85磅)来维持。作为交换，它将提供无尽的能量供应：

“这个黑洞系统是我所想象过的最高效的引擎。燃料以100%的完美效率转化为能量，因为落入黑洞的质量最终会以霍金辐射的形式释放出来。我以前从未见过对这个想法的讨论，几周前我意识到这一点时，突然顿悟。以100%的效率将质量转化为辐射的唯一其他方法是物质-反物质湮灭。”

勒布指出，所需的反物质数量超出了人类目前所能达到的范围。自1995年以来，欧洲核子研究中心的粒子对撞机已成功生产出不到10纳克的反物质，足以为60瓦灯泡供电4小时。相比之下，勒布提出的1011克黑洞可以持续供应40千万亿(4·1015)瓦。

“全球能源消耗只有几太瓦，比这个黑洞的电力供应少一万倍，”勒布补充道。“这个黑洞引擎的另一个优点是它可以使用任何形式的物质作为燃料。它可能是垃圾。回收垃圾的最佳方法就是以100%的效率将其转化为清洁能源。”

另一个优势是，黑洞可以使用任何形式的物质作为燃料，包括文明产生的任何废物。从这个意义上讲，黑洞引擎可以解决先进文明的垃圾问题，同时提供取之不尽的能源。

全球范围内，人类每年产生约19.2亿公吨(2.12美吨)的废物，对我们的环境造成严重影响。这些废物足以为重达1011克的黑洞引擎提供超过4.37亿年的能源。

至于如何实现这一壮举，勒布提到了之前的一篇专栏文章，他在文章中提出了一个理论，即一个足够先进的文明可以通过量子隧穿创造一个“婴儿宇宙”。虽然这一壮举只有III型文明(或更先进的文明)才能实现，但黑洞引擎要简单得多，也许II型文明就可以设计出来。

“这是一个巨大的挑战。好消息是，制造这样一个黑洞比制造一个婴儿宇宙要容易得多。但任何一条1011g黑洞生产线都需要将物质或辐射压缩到比固体铁密度高60个数量级的质量密度。原子核或中子星的密度只比固体密度高15个数量级。这在宇宙大爆炸后不到一飞秒的宇宙辐射密度中是有可能实现的。”

这是Loeb最近发表的另一篇论文的主题，他在论文中指出，根据广义相对论，黑洞可以由光构成。但这个提议的黑洞引擎最有趣的地方在于，它可以在光年之外被探测到，使其成为一种可行的技术特征，可以表明存在先进文明。

和许多被提出的技术特征一样，特别是戴森球和其他巨型结构，黑洞引擎的存在只是推测和理论。但正如弗里曼·戴森本人曾经说过的那样，无论我们能想象到什么(如果物理学是正确的)，一个足够先进的文明可能已经诞生了。洛布说：

“黑洞引擎可能被发现是一颗流浪岩石行星，被一颗伽马射线卫星照亮，但没有恒星质量的伴星。如果我们找到这种引擎的证据，我们就需要考虑这种可能性，即该源是由一个高度发达的技术文明创造或捕获的原始黑洞。没有什么比用时空曲率以微型黑洞的形式创造熔炉更好的技术创新标志了。”