李龙臣 2007年05月11日 09:29
黑洞发电奇想
相反相成是宇宙事物的发展规律。最令人恐怖的黑洞，有着最广泛的开发和利用价值。这里分别介绍黑洞发电机和黑洞激光器。
先说黑洞发电机。我们知道，发电机是由转子和定子组成的。导电的转子在磁性的定子中旋转，即导体切割磁场的磁力线，就可产生电流。问题是如何使转子转动起来。在地球上，火力发电用煤或汽油燃烧将水变成蒸汽，水力发电用水流的冲击力来带动转子转动。在太空中，绳系卫星绕地球飞行时，如果系绳由导电材料制成，它在地球磁场中运动切割地球磁场的磁力线，这就相当于发电机的转子，它与地球磁场一起，就组成一台发电机，就可发出电流来。
法国天体物理学家T·达摩指出，旋转黑洞也可成为发电机的转子。因为黑洞是一个有一定电阻的电导体。如果在一个旋转黑洞的周围设置一个磁场，由于黑洞旋转切割磁力线，就可发出巨大的电流来。
黑洞发电机实际上是利用黑洞的旋转能来发电，由于黑洞的巨大质量，黑洞的旋转能是巨大的，任何其它能量与它相此，都是小巫见大巫。因此，黑洞发电机将是宇宙中的最大发电机。
还可利用黑洞巨大的引力能发电。如保尔·戴维斯在《宇宙的最后三分钟》一书中设想了一个理想实验，将一个重物用固定的滑轮装置悬挂在黑洞上方，系重物的绳索的另一端缠绕在发电机的转子上，重物受黑洞引力的吸引沿径向逐渐落向黑洞，带动发电机的转子旋转发电。这与借用水流的冲击力带动发电机的转子发电是一个道理。
但是，这里的重物下落比水流冲击的能量要大得多得多。因为重物越靠近黑洞，受到的引力越强，下落速度越快，转子的转速也越快；还有，重物下落速度加快，其动能增加。根据爱因斯坦相对论质能等价原理，也就是重物的质量越来越大，它所受到的黑洞引力也越来越大，使下落速度进一步增加。因此，重物对发电机所做的功是递增的。
在理论上，重物的全部质量都可以变为能量，根据相对论质能转换公式E=MC2，一个质量1千克的重物，可以获得的100亿千瓦小时的电功率，这比1千克物质核聚变的能量大100倍以上。当然，由于重物不可能准确地沿径向落向黑洞，还有滑轮摩擦耗损能量等因素，实际上的电功率会稍小一些。
此外，史蒂芬·霍金在《时间简史》一书中提到，微型黑洞也可用来发电。一个10亿吨初始质量的微型黑洞，大约以1万兆瓦的功率发射能量，可以开动10个大型发电站。
深入了解黑洞，或许还会想出其它更奇妙的利用黑洞能量发电的办法来。不过，我们这里暂时要转向黑洞激光器。
