李龙臣 2007年05月21日 10:54
黑洞望远镜和黑洞城市畅想
其实，前面介绍的黑洞发电机、黑洞激光器，在目前来说，它们与黑洞望远镜和黑洞城市一样，都带有科幻的性质。这里，我们就来畅想黑洞望远镜、黑洞城市和其它黑洞科幻。
望远镜的主要器件是透镜。所谓黑洞望远镜，就是用黑洞作透镜的望远镜。
根据爱因斯坦广义相对论，一个恒星或星系发出的光，经过另一个引力强大的天体时，光线会发生弯曲。如果从这两个天体很远的正前方看去，在中间那个天体的周围，有日全食一样的光环，或形成后面那个天体的两个、甚至四个影像。在这里，中间那个引力强大的天体，正是起着透镜的效应，被称为“引力透镜效应”。由于引力透镜效应是爱因斯坦预言的，所以这种效应产生的结果被分别称为“爱因斯坦环”和“爱因斯坦十字”。又由于它像海洋或沙漠上的“海市蜃楼”、“沙市蜃楼”幻景一样，所以又叫“万有引力幻景”或“宇宙蜃景”。哈勃空间望远镜曾经拍摄到80亿光年外的一个类星体的四个影像；一个100亿光年外的星云，经过50亿光年外的重力场的透镜效应，在哈勃望远镜的焦点上成像。
我们知道，透镜效应是一种放大效应，引力透镜效应也一样。天体的引力越大，经过它的光线弯曲越厉害，引力透镜效应也就越大。
在宇宙中，黑洞是引力最强大的天体，因而具有最强的引力透镜效应。所以科学家们设想利用黑洞作透镜，建造威力最强大的望远镜。利用黑洞作透镜，与用恒星和星系作透镜相比还有一个优点，那就是黑洞不发光，可使观测目标的图像不受干扰而显得更清晰。
黑洞望远镜有着重大的应用价值。如利用黑洞望远镜可以清查宇宙中星系的数目。目前，由于天文望远镜的威力有限，而许多星系距我们非常遥远，尽管它们发出强烈的光芒，但到达地球后已变得非常暗淡，探测和分辨它们非常困难。因此，科学家对宇宙中到底有多少星系看法不一，相差还很悬殊，有说100多亿个、有说800多亿个、有说1000多亿个、有说约2000亿个、有说2000多亿个。若能使用黑洞望远镜，就能极大地将接收到的暗淡光线放大，从而可以将星系的数目一一地清点出来。
利用黑洞的透镜效应，可以估算出宇宙的大小。因为黑洞在宇宙中的分布是大致均匀的，黑洞的数目与宇宙的尺度成平方正比地增加，黑洞越多，出现黑洞引力透镜效应的几率越高。根据黑洞引力透镜效应出现的几率，就可推算出宇宙的大小。
推算出了宇宙的大小，进而可以推算出宇宙的年龄。因为宇宙的大小和年龄是紧密相关的，是同一事物的两个侧面。根据大爆炸理论，宇宙是在大爆炸中一路膨胀而来的。根据目前宇宙的膨胀速度和大小，就可很容易地推算出宇宙的年龄。
对旋转黑洞来说，它还具有巨大的旋转能。英国著名科学家罗杰·彭罗斯提出一种提取黑洞旋转能的机制。随后，科幻作家C·米勒斯、K·索恩与研究黑洞的科学家约翰·惠勒，据此在一本叫《引力》的书中提出建设黑洞城市的设想。就是在黑洞周围建一座环形空间城，用一串链接的小车装载城市垃圾，逆黑洞旋转方向落向黑洞，在设定的抛射点将垃圾倒出，垃圾被黑洞捕获，小车则带着垃圾的质量能和黑洞损失了的巨大旋转能被回收，带动发电机的转子高速旋转发电。
这种设想既为维系城市运转提供了能源，又解决了棘手的城市垃圾问题，非常符合可持续发展的要求，被认为是生态学的光辉成就。
