不過,也有一個好訊息:目前已經研發出了一些熔點比鎢更高的合金材料。而且,根據黑體輻射定律,物體的輻射功率與溫度(以開爾文為單位)的四次方成正比。這意味著,如果我們能找到一種熔點是鎢兩倍的合金,那麼在不熔化的情況下,這種合金材料每平方米能承受的輻射功率將是鎢的 16 倍。但即便如此,要處理黑洞釋放的全部能量,仍然需要幾平方千米大小的吸收殼。
顯然,黑洞飛船的體積會非常龐大,其質量可能是現有大型輪船的數十萬倍,甚至數百萬倍,因此,要容納如此巨大的吸收殼並非不可能,尤其是考慮到吸收殼本身不需要做得太厚。
然而,這又引發了另一個問題:如何將黑洞與飛船固定在一起?黑洞釋放的輻射是全向的,這意味著黑洞自身並不會產生任何推進力(不會向某個方向加速),如果不採取固定措施,飛船很可能會徑直飛離,而將黑洞留在原地。
你可能會想,能不能用繩索將黑洞係在飛船上?答案是否定的。因為黑洞的體積比原子還要小,任何與之接觸的物體都會被它徹底撕碎(即便物體冇有在接觸前熔化)。
不過,我們可以考慮其他幾種固定方法。例如,給黑洞賦予一定的電荷,然後利用電磁力將其與同樣帶電的吸收殼繫結在一起。之後,再通過一些支架將吸收殼與拋物麵反射鏡(以及飛船的其他部分)常規連線起來。這種方法是否可行,目前尚無定論,但為了證明 「將黑洞與飛船固定」 在理論上是可能的,有一種從概念上講最簡單的方法:利用黑洞自身的引力來固定吸收殼,同時利用黑洞輻射產生的壓力來平衡引力(防止吸收殼被黑洞吞噬)。
這種方法通常被稱為 「引力牽引器」,其原理與我們過去討論過的 「恆星引擎」或 「戴森球」的某些概念類似:某個物體位於輻射源(此處為黑洞)的上方,一方麵受到輻射產生的排斥力(向外推),另一方麵又受到輻射源的引力(向內拉),最終在兩種力的作用下達到平衡。
不過,用這種方法來固定小型黑洞存在一個問題:小型黑洞的引力其實並不強,但它釋放的能量(輻射壓力)卻極大。因此,要想讓吸收殼足夠靠近黑洞,以受到黑洞引力的束縛,就意味著吸收殼需要承受極強的輻射 —— 強到足以熔化任何已知材料。即便忽略熔化的問題,輻射壓力對吸收殼產生的向外推力,也會遠遠超過黑洞對吸收殼的向內引力(超過 1G 的加速度),從而將吸收殼推離黑洞。
而對於那些質量更大、壽命更長、能量輸出更低的黑洞來說,情況則恰好相反:它們的輻射壓力會大幅降低,而引力則會顯著增強。因此,你可以利用引力將這些大型黑洞與飛船繫結,作為飛船的推進器。不過,除了用於星係間旅行之外,這種大型黑洞推進器的實用價值並不大,因為用它來加速飛船需要耗費極其漫長的時間。我之所以提到這種方法,隻是為了簡單易懂地解釋如何將黑洞與運動的物體(飛船)繫結在一起,以及這種繫結方式在理論上是可行的。
理想情況下,如果未來能夠研發出可以反射伽馬射線的技術(目前已經有一些相關的技術思路,並且這些技術正在不斷改進),並且能夠向黑洞中注入物質(為黑洞補充燃料),那麼我們就可以通過粒子束,從飛船後方將物質注入黑洞 —— 這樣一來,不僅能為黑洞補充燃料,還能為黑洞提供向前的動量(進而推動飛船前進)。同時,能夠反射伽馬射線的材料,還能幫助我們減小吸收殼的體積,甚至可以完全捨棄吸收殼,隻使用拋物麵反射鏡來反射伽馬射線,從而產生推進力。
能夠反射伽馬射線的材料,很可能是讓黑洞飛船技術真正具備可行性的關鍵。當然,即便冇有這種材料,我們或許也能實現黑洞飛船的概念,但如果能製造出一種像普通鏡子反射可見光那樣,能高效反射伽馬射線的材料,那麼黑洞飛船技術的複雜程度和體積重量將會大幅降低。
此外,如果你還能將沿途收集到的氫原子通過粒子束注入黑洞,為黑洞補充燃料,並通過這種方式讓黑洞保持在飛船的固定位置,那麼飛船的執行將會更加容易。在這種配置下,飛船能夠在合理的時間內加速到接近光速,並且可以在星際空間中無限期航行(隻要有星際物質作為黑洞的燃料)。
不過,即便不考慮光速的限製,這種飛船的最大速度也並非無限。因為最終,飛船會達到這樣一個速度:吸收星際物質時,這些物質對飛船產生的減速效應,與黑洞通過消耗這些物質產生能量所帶來的加速效應恰好抵消,此時飛船便會達到最大速度。但即便如此,這個最大速度也會非常高。
如果無法實現上述兩種技術(反射伽馬射線和為黑洞補充燃料),那麼你就隻能使用質量更大的黑洞。不過,質量更大的黑洞雖然能讓飛船實現 1G 的加速度,但要達到這一加速度所需的時間會非常長。即便你真的使用了這樣的大型黑洞,你也很可能不會建造加速度遠超 1G 的飛船 —— 因為過高的加速度會讓船員感到極度不適。
因此,如果你擁有一個質量小、能量高,且能夠補充燃料、有效約束的黑洞,那麼你很可能會建造一艘體積更大的飛船。在之前的表格中,為了便於理解,我假設飛船及貨物(不含黑洞)的質量與黑洞的質量相等。但實際情況可能並非如此:例如,如果一個黑洞自身產生的加速度(僅考慮黑洞質量)能達到 10G,那麼你可以建造一艘總質量(含黑洞)為黑洞質量 10 倍的飛船,這樣一來,飛船的加速度就能降至 1G(人體可承受的範圍)。
在這種配置下,飛船的規模可能堪比一座摩天大樓,而黑洞則被安置在 「大樓」 的底部(類似地下室的位置)。與那些需要通過旋轉產生人工重力的飛船不同,這種依靠黑洞推進的飛船,隻需通過 1G 的恆定加速度,就能為船員提供與地球重力相當的人工重力 —— 這無疑是最理想的飛船設計方案之一,尤其對於載人星際旅行而言。
然而,如果無法為黑洞補充燃料,也無法反射伽馬射線,那麼上述理想的飛船設計就無法實現。坦率地說,我認為,如果至少其中一項關鍵技術無法突破,那麼黑洞動力飛船在現實中就不可能具備可行性。
約炮!
檢視附近正在尋找炮友的女人!
約嗎?
在結束今天的討論之前,我們再來談談另外兩個話題:第一,黑洞飛船技術對 「搜尋地外文明」的影響;第二,黑洞飛船技術的武器化潛力。
我們多次討論過 「費米悖論」—— 即 「外星人究竟在哪裡」 的問題。而 「搜尋地外文明」專案的核心目標,就是解答這一悖論:要麼找到外星文明存在的證據,要麼證明外星文明並不存在。
目前,搜尋地外文明的主要方法之一是監聽宇宙中的無線電訊號,但隨著技術的發展,更先進的搜尋思路開始聚焦於:分析外星文明可能掌握的技術,以及如何探測這些技術產生的 「副產品」(如能量輻射、引力波等)。
例如,如果某個外星文明正在製造 「光球黑洞」,那麼我們應該能觀測到這樣的現象:在某個恆星周圍,存在規模龐大的太陽能收集器集群,其覆蓋麵積甚至超過了恆星周圍的行星。同時,我們還應該能探測到這些光球黑洞釋放的伽馬射線、產生的引力波,或者如果引力子存在的話,還能探測到引力子的訊號。
目前,我們還冇有專門用於探測這類訊號的裝置,但未來,這些探測手段很可能會成為搜尋地外文明的重要 「武器」(工具)。
說到 「武器」,將黑洞技術武器化有幾種顯而易見的方式,但其中並不包括 「將黑洞投向行星,讓黑洞吞噬整個行星」 這種情況 ——我已經解釋過為什麼這種方式在現實中不可行。
最簡單、最直接的黑洞武器化方式,就是讓以黑洞為動力的飛船撞擊目標。一個質量為百萬噸級別的物體,當它以接近光速的速度(相對論速度)運動時,其撞擊產生的能量幾乎相當於一顆恆星在一秒鐘內釋放的總能量,威力堪比十億顆廣島原子彈。
不過,這種武器的威懾力可能並不像你最初想像的那麼大。因為如果能提前探測到來襲的飛船,你完全可以將其汽化。即便飛船被汽化,黑洞本身依然會存在,但它會徑直穿過目標行星,不會對行星造成太大破壞,然後繼續在宇宙中飛行,直到完全蒸發。
當然,當黑洞最終蒸發時,會釋放出巨大的能量 —— 在其存在的最後一秒,釋放的能量大約能達到 10²⁴焦耳(1 後麵跟 24 個 0)。而且,在製造黑洞時,你可以控製它的初始速度和運動方向。因此,如果你能在合適的時間和地點製造出黑洞,那麼當黑洞蒸發時,其產生的爆炸威力將非常驚人。
不過,這種武器既不具備 「鈷彈」 那樣的放射性汙染能力,也不夠隱蔽 —— 因為黑洞在存在期間,尤其是在生命末期,會發出極其明亮的輻射。但另一方麵,你也無法輕易 「擊落」 一個黑洞。在最佳情況下,如果你能以極高的精度測量出黑洞的位置和速度,或許可以通過粒子束撞擊黑洞(就像為黑洞補充燃料那樣),從而改變黑洞的運動軌跡。但如果無法改變黑洞的運動軌跡,那麼目標就註定會被黑洞蒸發時的爆炸摧毀 —— 除非目標能及時逃離。
當然,對於飛船(甚至是體積龐大的空間站)來說,它們或許有足夠的時間探測到來襲的黑洞,並進行規避。而且,儘管黑洞蒸發時的爆炸會對行星表麵造成嚴重破壞,但這種破壞的威力還不足以摧毀整個行星。不過,黑洞倒是一種絕佳的 「掩體破壞彈」(鑽地彈)—— 因為它可以毫無阻礙地穿透任何物體。
如果你掌握了反射伽馬射線的技術,並且能夠為黑洞補充燃料(這意味著你也能通過粒子束改變黑洞的運動軌跡),那麼你很可能也具備在飛船上製造黑洞的能力。你可以製造出質量極小的黑洞,並將其裝載在飛彈中 —— 這種飛彈將具備極高的加速度和機動性。然後,你可以在合適的時機停止為黑洞補充燃料,讓黑洞在抵達目標時恰好蒸發並產生爆炸。
這種黑洞飛彈將很難被探測到,因為黑洞本身質量極小,而且它釋放的輻射幾乎都朝向飛彈的後方(目標無法觀測到的方向)。因此,如果人類能夠研發出反射伽馬射線的材料,並且能夠將金屬物質注入小型黑洞(為其補充燃料),那麼黑洞飛彈將會成為一種極具破壞性的武器。
即便你能將黑洞飛彈汽化(飛彈本身具有巨大的動能),但如果時機把握得當,在飛彈汽化的同時,黑洞也會恰好蒸發並產生爆炸,而且這種爆炸很難規避 —— 因為黑洞本身難以探測,且具備極高的機動性。
因此,儘管黑洞動力飛船目前還停留在科幻領域,但它確實展現出了巨大的潛力 —— 尤其是如果我們未來能夠突破幾項關鍵技術(如反射伽馬射線、為黑洞補充燃料)的話。