世界上第一個(gè)“人造黑洞”在中國東南大學(xué)實(shí)驗(yàn)室里誕生 _黑洞

它有著“黑洞”之名，雖然尺寸“迷你”，但任何經(jīng)過的電磁波或光，都不可能逃離它的引力。10月15日，《科學(xué)》雜志宣布，世界上第一個(gè)“人造黑洞”在東南大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室里誕生。不過，這個(gè)小型“黑洞”不僅不會(huì)毀滅世界，還能幫助人們更好地吸收太陽能。
在宇宙中，黑洞吞噬萬物，甚至包括光。人們樂意議論這種天體，因?yàn)樗衩亍ⅰ靶郧椤惫之悾核硖幱钪孀钣陌档牡胤剑瑳]有人能直接觀測到它，而靠近它的一件物質(zhì)，都會(huì)被無情地拖曳到它的深淵里，小行星、星塵、光波、時(shí)間，無一例外。
人們對黑洞這種天體感到好奇，但絕不會(huì)希望有任何一顆黑洞接近自己，或我們的星球。然而現(xiàn)在卻有一些科學(xué)家在自己的實(shí)驗(yàn)室里造出了“黑洞”，一個(gè)“迷你”黑洞。10月15日的《科學(xué)》雜志在介紹這種“人造黑洞”時(shí)建議，人們可以把這種“黑洞”裝進(jìn)自己的大衣口袋里。
制造出“人造黑洞”的是中國東南大學(xué)的一個(gè)研究組，崔鐵軍教授和程強(qiáng)教授是其中最主要的兩位研究者。“實(shí)際上，我們做的黑洞不是嚴(yán)格意義上的黑洞。”在接受《外灘畫報(bào)》采訪時(shí) ，程強(qiáng)教授對采訪人員說。
實(shí)驗(yàn)室里的“人工黑洞”，目的當(dāng)然不是為了將一個(gè)吞噬一切的“惡魔”裝進(jìn)口袋。據(jù)程強(qiáng)教授介紹，現(xiàn)在存在于東南大學(xué)毫米波國家實(shí)驗(yàn)室的“人造黑洞”，實(shí)際上是一個(gè)模擬裝置，這種模擬裝置目前可以吸收微波頻段的電磁波，在未來，它可以吸收光。但是除此之外，它并不能吸收任何實(shí)質(zhì)的東西。“它只吸收電磁波，不吸收能量。”程強(qiáng)教授對采訪人員說。
這是一個(gè)不具有危險(xiǎn)性的“黑洞”，不僅如此，這種裝置還能在未來用于收集太陽能。在這方面，“人造黑洞”將比世界上任何一種太陽能電池板都更高效。
一些物理愛好者甚至為這種全新的裝置設(shè)計(jì)了一些新功能，比如將它裝置在航天器中的太陽帆上，或者用來吸收空氣中游散的電磁波——因?yàn)槭謾C(jī)和無線網(wǎng)絡(luò)的普及，這種看不見的電磁波據(jù)說侵害了我們的健康，成為一種新的污染。
不過，制造“黑洞”的研究者卻從來不想那么多，現(xiàn)在崔鐵軍教授和程強(qiáng)教授正在繼續(xù)的，是如何把實(shí)驗(yàn)室里的裝置變成樣機(jī)，“實(shí)現(xiàn)工程化”，而面對關(guān)于“人造黑洞”的各式各樣的議論，程強(qiáng)則認(rèn)為：“成果公布以后，被大量的國際媒體轉(zhuǎn)載和評論，確實(shí)也大大出乎了我們的預(yù)料。從我們個(gè)人角度而言，只覺得這是一個(gè)比較有意義的工作。
【世界上第一個(gè)“人造黑洞”在中國東南大學(xué)實(shí)驗(yàn)室里誕生】實(shí)驗(yàn)室里的“黑洞”
“我覺得很驚奇，崔和程這么快就做出了‘人造黑洞’！”看到崔鐵軍教授和程強(qiáng)教授的研究成果后，納瑞馬諾維說。這是世界上第一個(gè)在實(shí)驗(yàn)室里造出的“黑洞” 。
伊維根.納瑞馬諾維(Evgenii Narimanov)是美國印第安納州西拉斐特市普渡大學(xué)的一名教授，今年年初，他和合作者亞歷山大.基爾迪謝維(Alexander Kildishev)一起，發(fā)表論文，提出了一種制造小型“黑洞”的理論和設(shè)計(jì)方案。他們的想法是通過模擬黑洞的一些性質(zhì)，使在“人造黑洞”附近出現(xiàn)的放射性物質(zhì)被吸引，然后螺旋式進(jìn)入“黑洞”中心。
“我們的確是受到他的論文的啟發(fā)，但研究本身是我們獨(dú)立完成的。”程強(qiáng)教授對采訪人員說。之所以能這么快將之變成現(xiàn)實(shí)，是因?yàn)樗麄兯诘膶?shí)驗(yàn)室也一直從事著這方面的研究，在理論和實(shí)驗(yàn)兩方面都積累了很多年的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中也用到了很多他們自己的獨(dú)創(chuàng)性想法。
不過雖然名為“黑洞”，他們受納瑞馬諾維啟發(fā)而造的“黑洞”，和真正的、存在于宇宙中的黑洞還是有大差別的，這種差別并不僅僅體現(xiàn)在大小上。
兩種“黑洞”的原理其實(shí)并不一樣。宇宙間的黑洞之所以能吞噬一切，是因?yàn)樗|(zhì)量巨大，而實(shí)驗(yàn)室里的“黑洞” ，實(shí)際上是根據(jù)光波在被吸進(jìn)宇宙黑洞時(shí)的性質(zhì)，模擬出來的儀器，可以令光波接近時(shí)產(chǎn)生相似的扭曲，并被吸引。
也就是說，兩種“黑洞”可以讓附近的光波出現(xiàn)相似的“結(jié)局” ，但是光波遇到的卻并不是同一回事。
不過目前東南大學(xué)實(shí)驗(yàn)室里的“黑洞”，還只是適用于某些微波頻率，比如人們常用的通信頻率，如GSM、CDMA和藍(lán)牙等，吸引光波還有待進(jìn)一步研究，因?yàn)楣獠ǖ念l率更短，需要設(shè)計(jì)的“人造黑洞”尺寸也要更小些。
超強(qiáng)吸波裝置
這樣的“人造黑洞”，在未來可以用于發(fā)電。
“當(dāng)電磁波遇到這臺(tái)儀器，就會(huì)立刻被捕獲，并且立刻被引入到儀器里，一直被吸進(jìn)黑洞中心。沒有電磁波可以逃離這個(gè)黑洞。”崔鐵軍教授向《科學(xué)美國人》雜志描述“人造黑洞”時(shí)說。在他們的儀器中，被吸入的電磁波在中心位置轉(zhuǎn)化為熱能。
根據(jù)《科學(xué)》雜志介紹，“人工黑洞”是一個(gè)直徑22厘米長的裝置。它有60個(gè)同軸環(huán)，外層由40個(gè)同心環(huán)組成外殼。通過特別的設(shè)計(jì)，研究組令同心環(huán)的從外到內(nèi)的介電常數(shù)發(fā)生連續(xù)的變化，而不同的介電常數(shù)，則能讓電磁波的方向發(fā)生相應(yīng)改變。
程強(qiáng)教授把這臺(tái)儀器描述成“一個(gè)超強(qiáng)吸波裝置” 。可以這樣聯(lián)想，一臺(tái)“人工黑洞”仿佛一個(gè)吸力強(qiáng)大的“吸塵器”，只要它所在的地方有電磁存在，那些電磁波或光波就會(huì)源源不絕地被它收入囊中，不受任何其他外界條件的限制。
用于獲取能源，這樣一個(gè)超強(qiáng)吸波裝置仿佛正在打開一座看不見卻內(nèi)容豐厚的“寶藏”，用它來吸收太陽能，不僅可以在任何天氣里正常工作，甚至將之放入黑暗的宇宙里，它也能收集到同樣多的電磁波或光波，并將之轉(zhuǎn)化為熱能。

外灘畫報(bào) 文/吳慧雯