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黑小天很白銀蟲 (小有名氣)
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[求助]
如果利用克爾黑洞提取能量，物質(zhì)與能量的轉(zhuǎn)化程度
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問題如題，雖然我是化學(xué)方面的，但是此類物理很感興趣，自己沒有多少基礎(chǔ)知識(shí)，網(wǎng)上也找不到， 請(qǐng)告訴我是不是如質(zhì)能轉(zhuǎn)化一樣的效率呢，還有怎么算 |
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以前看過一些關(guān)于黑洞的書，克爾黑洞好像是最多會(huì)有27%的質(zhì)量以轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能的形式存在，此狀態(tài)下的黑洞視界赤道上自轉(zhuǎn)線速度無限逼近光速。黑洞的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能是可以提取出來的。 旋轉(zhuǎn)的黑洞會(huì)拖曳著它附近的時(shí)空以前轉(zhuǎn)動(dòng)，形成時(shí)空的漩渦。假如你坐在飛船上靠近克爾黑洞，其過程好比你坐在船上靠近一個(gè)海中的大漩渦。隨著你離漩渦越來越近，船會(huì)被漩渦的水流拖著繞圈，轉(zhuǎn)得越來越快，與此同時(shí)受到漩渦的吸引了向漩渦中心運(yùn)動(dòng)（靠近黑洞的飛船會(huì)被時(shí)空拖曳著有繞黑洞旋轉(zhuǎn)和落入黑洞的趨勢(shì)）。靠近到一定程度，水流的切向速度達(dá)到船馬達(dá)所能提供的最大速度，船就不可能在水流中靜止了，但這個(gè)時(shí)候你仍然可以船頭垂直的背離漩渦中心，開動(dòng)馬達(dá)，以螺旋線的運(yùn)動(dòng)形式離開漩渦。（與此類似，當(dāng)靠近旋轉(zhuǎn)的黑洞一定的距離，黑洞拖曳時(shí)空旋轉(zhuǎn)的切向速度達(dá)到光速，這個(gè)時(shí)候任何物體都無法再保持靜止，這樣一個(gè)界限被稱之為靜止界限。）繼續(xù)靠近漩渦，當(dāng)水流徑向運(yùn)動(dòng)的速度也超過船的極限速度時(shí)，船就會(huì)不可避免地卷入漩渦，再也無法逃離（對(duì)應(yīng)黑洞來講，徑向運(yùn)動(dòng)達(dá)到光速的這個(gè)距離就是黑洞視界）。在克爾黑洞靜止界限與視界之間的區(qū)域，叫做能層。如果派飛船進(jìn)入能層，然后朝黑洞轉(zhuǎn)動(dòng)方向的反方向扔下一個(gè)重物，然后快速離去。這個(gè)過程會(huì)使黑洞轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量降低，減少的部分轉(zhuǎn)移到飛船上，另外，轉(zhuǎn)動(dòng)量也降低，這部分能量也轉(zhuǎn)移到了飛船上，這就從黑洞中提取了能量。 另外，如果一遠(yuǎn)離黑洞并與黑洞相對(duì)靜止的質(zhì)量為m的物體落入黑洞，它在黑洞視界處動(dòng)能為mc^2。因此，可以在旋轉(zhuǎn)黑洞靜止界限外修建黑洞城市，將城市垃圾裝在一串相互鏈接的小車中，小車串沿螺旋線依次落向黑洞，每輛小車在到達(dá)拋射點(diǎn)時(shí)將車內(nèi)垃圾倒出，黑洞在捕獲垃圾時(shí)損失的旋轉(zhuǎn)能則由小車帶出。這樣不但將垃圾的全部靜止質(zhì)量轉(zhuǎn)換成了能量，還能夠提取黑洞的一部分轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能。 物體落入黑洞的過程是宇宙在質(zhì)能轉(zhuǎn)化效率最高的過程之一，和正反物質(zhì)湮滅一樣能夠?qū)⑽矬w的靜止質(zhì)量全部轉(zhuǎn)化成能量。旋轉(zhuǎn)的黑洞轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能是可以提取的，但提取的過程需要有物質(zhì)落入黑洞，落入黑洞的問題質(zhì)量至少和提取的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能相等，黑洞的總質(zhì)能不會(huì)減少，黑洞視界的面積也不會(huì)減少（黑洞視界的面積對(duì)于黑洞的熵，黑洞視界面積不會(huì)減少正如熱力學(xué)第二定律描述的熵不會(huì)減少）。 最后呢，推薦一本介紹黑洞的書吧，書名就叫《黑洞》，作者忘了，這書的四個(gè)大章節(jié)的標(biāo)題分別是“引力與光”、”火中鳳凰“、”光的消逝“和”光的復(fù)歸“。這本書還是我初中的時(shí)候第一次看，當(dāng)時(shí)在網(wǎng)上看的，并不太懂，只覺得非常新奇刺激，不過還是記住了轉(zhuǎn)動(dòng)黑洞的”能層“、”外視界“、”內(nèi)視界“、”奇異環(huán)“這些東西，大學(xué)了在圖書館偶然之間再次看到，又重新翻看了一遍，感慨萬千。還有一本書《黑洞與時(shí)間彎曲——愛因斯坦的幽靈》，這本書開頭的《序章 黑洞之旅》非常精彩，最好看看。 |
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黑小天很白2樓2013-07-06 01:37:01
黑小天很白
銀蟲 (小有名氣)
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3樓2013-07-07 18:47:27
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