李龍臣 2007年05月11日 09:29
黑洞發電奇想
相反相成是宇宙事物的發展規律。最令人恐怖的黑洞，有著最廣泛的開發和利用價值。這裡分別介紹黑洞發電機和黑洞鐳射器。
先說黑洞發電機。我們知道，發電機是由轉子和定子組成的。導電的轉子在磁性的定子中旋轉，即導體切割磁場的磁力線，就可產生電流。問題是如何使轉子轉動起來。在地球上，火力發電用煤或汽油燃燒將水變成蒸汽，水力發電用水流的衝擊力來帶動轉子轉動。在太空中，繩係衛星繞地球飛行時，如果繫繩由導電材料製成，它在地球磁場中運動切割地球磁場的磁力線，這就相當於發電機的轉子，它與地球磁場一起，就組成一台發電機，就可發出電流來。
法國天體物理學家T·達摩指出，旋轉黑洞也可成為發電機的轉子。因為黑洞是一個有一定電阻的電導體。如果在一個旋轉黑洞的周圍設置一個磁場，由於黑洞旋轉切割磁力線，就可發出巨大的電流來。
黑洞發電機實際上是利用黑洞的旋轉能來發電，由於黑洞的巨大品質，黑洞的旋轉能是巨大的，任何其他能量與它相此，都是小巫見大巫。因此，黑洞發電機將是宇宙中的最大發電機。
還可利用黑洞巨大的引力能發電。如保爾·戴維斯在《宇宙的最後三分鐘》一書中設想了一個理想實驗，將一個重物用固定的滑輪裝置懸挂在黑洞上方，係重物的繩索的另一端纏繞在發電機的轉子上，重物受黑洞引力的吸引沿徑向逐漸落向黑洞，帶動發電機的轉子旋轉發電。這與借用水流的衝擊力帶動發電機的轉子發電是一個道理。
但是，這裡的重物下落比水流衝擊的能量要大得多得多。因為重物越靠近黑洞，受到的引力越強，下落速度越快，轉子的轉速也越快；還有，重物下落速度加快，其動能增加。根據愛因斯坦相對論質能等價原理，也就是重物的品質越來越大，它所受到的黑洞引力也越來越大，使下落速度進一步增加。因此，重物對發電機所做的功是遞增的。
在理論上，重物的全部品質都可以變為能量，根據相對論質能轉換公式E=MC2，一個品質1千克的重物，可以獲得的100億千瓦小時的電功率，這比1千克物質核聚變的能量大100倍以上。當然，由於重物不可能準確地沿徑向落向黑洞，還有滑輪摩擦耗損能量等因素，實際上的電功率會稍小一些。
此外，史蒂芬·霍金在《時間簡史》一書中提到，微型黑洞也可用來發電。一個10億噸初始品質的微型黑洞，大約以1萬兆瓦的功率發射能量，可以開動10個大型發電站。
深入了解黑洞，或許還會想出其他更奇妙的利用黑洞能量發電的辦法來。不過，我們這裡暫時要轉向黑洞鐳射器。
