新实验证明可以从黑洞获得能量

人们都知道黑洞吞噬一切，就像个有去无回、不断从周围索取的怪物。其实，早在五十多年前物理学家曾提出理论称，物体还可以从黑洞获取能量。

早在五十多年前，物理学家潘罗斯（Roger Penrose）提出的理论预测，物体可以从旋转的黑洞中吸取能量，这个过程被称为潘罗斯机制。现在，一组科学家终于通过实验证明了这个理论。

爱因斯坦广义相对论中一项内容是，任何物体的旋转都将带动周围的时空一起旋转，也称为“参考系拖拽”（frame-dragging）现象。

1969年，潘罗斯的计算认为，黑洞外围、事件视界的外面，应该存在一个特别的区域。这个区域内参考系拖拽的现象处于最强的状态。这里，物体将从黑洞的旋转中获取能量。

由此潘罗斯认为，掉进这个区域的物体将被分成两半。一半将掉进黑洞，另一半将从黑洞获得额外的能量，并被加速向外抛出。他的计算显示，这半个飞出物体所带的能量将比原来高出21%。

现在，英国格拉斯哥大学（University of Glasgow）物理和天文学院的研究者们设计的实验，第一次证明了这个理论。当然，他们没能丢个物体到一个黑洞中进行测量。

他们将多个小扬声器摆成环形，向一个转动的海绵盘发送声波，在转盘的另一面放上麦克风探测经过转盘的声波：以声波模拟物体，以有超强吸收声波能力的海绵盘模拟吞噬一切的黑洞，再从麦克风检测抛出物体的能量。

结果他们观测到，经过这个海绵转盘后，声波降低了它的频率，可是之后声音却被放大了。研究者称，由于多普勒频移理论，导致声波频率的变化;而声音的放大，则是潘罗斯机制的证据。

“从旋转平面来看，被扭曲的声波改变了它们的声调。”这份研究的负责人克朗布（Marion Cromb）说，“如果平面转速足够快，声波的频率将发生奇特的现象——从正的频率逐渐变成负的频率，这时开始从转动面吸收能量。”

后面出现的效果很惊人。随着转盘速度的加快，抵达麦克风的音调逐渐降低直到无声。之后它又开始恢复到原来的水平，可是音量却比扬声器发出声音大30%——说明声波从转盘得到了额外的能量。

“我们从实验看到的效果很惊人。”克朗布说，“随着转速的增加，声波出现多普勒频移效应，递减至零。当声波从正频率变成负频率的时候，这些负频率的声波开始从转盘中获取能量，增强了音量。”

下一步，研究组计划把实验对象扩展至电磁波和光波，继续检验黑洞的潘罗斯机制。

这份研究近期发表在《自然-物理学》（Nature Physics）期刊上。