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人造黑洞是由两名中国科学家首次制造出可以吸收周围光线的人造电磁“黑洞”，这个黑洞目前在微波频率下工作，或许不久后它就能够吸收可见光，一种把太阳能转化为电能的全新方法可能因此产生，它有着“黑洞”之名，虽然尺寸“迷你”，但任何经过的电磁波或光，都不可能逃离它的引力，世界上第一个“人造黑洞”在中国东南大学实验室里诞生。不过这个小型“黑洞”不仅不会毁灭世界，还能帮助人们更好地吸收太阳能。
科技应用
中国造世界第一个概述
实验室里的“黑洞”
超强吸波装置
简介
研究
制造
研究背景
争议
结论
转化能源 设计方案
付诸实践
未来应用
人工黑洞
科技应用中国造世界第一个
概述 实验室里的“黑洞” 超强吸波装置展开

　　“人造黑洞”的设想最早提出于20世纪80年代，由加拿大不列颠哥伦比亚大学的威廉·昂鲁教授提出，他认为声波在流体中的表现与光在黑洞中的表现非常相似，如果使流体的速度超过声速，那么就可以在该流体中建立一个人造黑洞。2009年10月，两名中国科学家首次制造出可以吸收周围光线的人造电磁“黑洞”。这个黑洞目前在微波频率下工作，或许不久后它就能够吸收可见光，一种把太阳能转化为电能的全新方法可能因此产生。 　　  人造黑洞

　　  人造黑洞
当2007年世界最强大的粒子加速器诞生时，科学家通常一秒钟就可以生产出一个黑洞来。这一潜在的“黑洞加工厂”一时引起全球恐慌，媒体纷纷报道人造黑洞会吞噬地球。致力于保卫人类免受人们周围各种威胁伤害的非赢利性机构——救生艇基金会声明，人造黑洞会威胁地球上的所有生命，因此，它建设到处建立自谋生活的群体。 　　美国加州大学物理学教授史蒂夫·吉汀斯是这方面的专家，他对人造黑洞进行了认真分析，他认为：人造黑洞毁灭地球的理论纯粹是小说和电影里的虚构，真正的粒子碰撞制造出的人造黑洞不可能吞噬地球。

　　20世纪60年代单阶段的粒子加速器 　　  人造黑洞
粒子加速器，也被称之为大型强子对撞机（LHC）。位于法国和瑞士交界处的世界上最大的粒子物理研究中心欧洲核子研究中心（CERN）已经开始在一个将近17英里长的圆形隧道里面建造这个被人们称之为世界最大的“黑洞工厂”的装置。2008年6月，吉汀斯教授在报告中称，欧洲的科学家很快就会利用粒子加速器制造出人造黑洞。 　　2008年7月，欧洲核子研究中心的蒙加诺教授与吉汀斯教授的科研小组进行合作正在建设建设世界上最大的粒子加速器（对撞机），而这个粒子加速器（大型强子对撞机）是世界上最先进的粒子研究工具，项目耗资80亿美元，历时14年之久，汇集了世界各地最著名的物理学家。 　　科学家们将在实验中撞击质子，模拟宇宙大爆炸后一万亿分之一秒内的能量和条件，接着细致分析撞击产生的残骸，用以探求物质本质的线索和自然中新的力量和平衡。

　　在宇宙中，黑洞吞噬万物，甚至包括光。人们乐意议论这种天体，因为它神秘、“性情”怪异：它身处宇宙最幽暗的地方，没有人能直接观测到它，而靠近它的任何物质，都会被无情地拖曳到它的深渊里，小行星、星尘、光波、时间，无一例外。人们对黑洞这种天体感到好奇，但绝不会希望有任何一个黑洞接近自己，或我们的星球。然而现在却有一些科学家在自己的实验室里造出了“黑洞”，一个“迷你”黑洞。《科学》杂志在介绍这种“人造黑洞”时建议，人们可以把这种“黑洞”装进自己的大衣口袋里。

　　  人造黑洞实验
科学家表示，假如大型强子对撞机（LHC）在生产出了黑洞，那么它就证明了宇宙确实存在除空间和时间以外的维度。吉汀斯承认，地球的未来以及人类的生命安全和健康都令每位科学家非常担忧。特别是关于人造黑洞风险的争论，现在已经是一个非常具有争议的物理话题。特别是已经有科学家指出，欧洲核子研究中心的大型强子对撞机产生黑洞的风险足以吞噬地球，或者将产生一类名为“奇异微子”(Strangelet)的粒子，将地球变成一团沉寂、收缩的“奇异物质”。 　　还有很多政治家担心这种人造黑洞的技术被恐怖分子利用，成为继原子弹和氢弹之后人类最具有毁灭性的武器。但是，吉汀斯肯定的说：现代物理学无法在地球上制造出具有破坏性的黑洞。“欧洲建立大型强子对撞机（简称LHC），是为了揭开宇宙大爆炸之谜，而不是制造黑洞毁灭地球。”

　　吉汀斯和蒙加诺两位教授在进行深入研究后得出结论：利用粒子碰撞产生的黑洞是无害的。因为，所有的黑洞都要释放出宇宙射线，小的黑洞所释放的物质要远远多于其吸收的物质，因此，在它们吸收物质之前自己就早已瞬间蒸发了。事实上整个宇宙原本就是一个类似的粒子对撞机器，具有高能量的宇宙射线和粒子会经常碰撞在地球的大气表层、太阳或者是其它的白矮星和中子星的表面，每时每刻都在发生着这样的粒子碰撞。如果这些粒子碰撞会产生危险的话，天文学家很早就会发现这一现象并对其展开研究。 　　其实一直以来地球就沐浴在足够可以形成黑洞的宇宙射线和粒子对撞之下，但地球一直也都没有被摧毁。而且，几乎所有粒子加速器生成的黑洞都必须达到足够的速度才能逃脱地球的重力，即使一年生产出1000万个黑洞，也大约只能捕捉到其中的10个，让它们围绕加速器中心运转。而这些被捕捉到的黑洞又是如此的渺小，假设让它穿过一块相当于地球到月球距离厚度的铁块，它也不会撞倒任何东西。它们吞噬一个质子也需要大约100小时的时间。一个这样的黑洞吞噬100个质子大约需要花费一年的时间，因此，要吞噬1毫克地球物质就需要花费比宇宙年龄还要长的时间。

　　中国科学家建造人工黑洞，可将太阳能转换为热能 　　2009年年初，印度乌尔都大学的伊维根·纳瑞马诺维和亚历山大·基尔迪谢维在媒体杂志上发表一项研究，提出如何建造可以吸收光线的桌面黑洞的理论。这种人造黑洞可模拟宇宙黑洞，其强烈的重力可弯曲周围的时空，导致周围任何物质或辐射遵循扭曲的时空，并螺旋向内被吸收。 　　纳瑞马诺维和基尔迪谢维认为，这种人造黑洞可使光线向该设备中心弯曲吸收。他们设计的人造黑洞是由包含着同轴环壳的中心柱构成的圆柱结构。能使光线弯曲向内的关键因素在于同轴环壳的介电常数，它可以影响电磁波的电成分，增大从外部至内部表面的光滑程度，这类似于接近黑洞的时空的弯曲度。当同轴环壳与中心柱相接触，同轴环的介电常数必须匹配中心柱，因此光线可以被吸收，而不是被反射。

　　2009年10月，中国南京市东南大学的科学家崔铁军和陈强将纳瑞马诺维和基尔迪谢维的理论应用为实践，建造了一个微波频率的“人造黑洞”。该设备采用一种“超级材料”构造成60个同轴环，据悉，超级材料曾被用于制造隐身斗篷。 　　每个同轴环是以不同结构的电路板形式形成，同轴环之间彼此相连接，因此其介电常数非常平滑。外部的40个同轴环构成外壳，内部的20个同轴环构成吸收体。当入射的电磁波打击该设备时，电磁波将被诱导进入内部的同轴环，然后被吸收。在同轴环将把吸收的光线转变成为热量。”

　　这个人造黑洞以相同的方法捕获光波并不容易，可见光波长比微波辐射的数量级要小许多。这就要求同轴环相应地需要建造得更小一些。中国科学家崔铁军表示期望这个光学黑洞能够在2009年底被广泛使用。 　　像这样的人造黑洞可用于收集太阳能量，尤其是对于太阳反射镜过于漫射，难以在太阳能电池上聚集的太阳光线。光学人造黑洞则能够完全将这些光线吸收，并直接转化吸收在同轴环上的太阳能电池。如果这种设备能够有效地工作，那么以后将不再需要采用抛物线反射镜收集太阳光线。

　　实验室里的“人工黑洞”，目的当然不是为了将一个吞噬一切的“恶魔”装进口袋。现在存在于东南大学毫米波国家实验室的“人造黑洞”，实际上是一个模拟装置，这种模拟装置目前可以吸收微波频段的电磁波，在未来它还可以吸收光。但是除此之外，它并不能吸收任何实质的东西。它只吸收电磁波，不吸收能量。 　　这是一个不具有危险性的“黑洞”，不仅如此，这种装置还能在未来用于收集太阳能。在这方面，“人造黑洞”将比世界上任何一种太阳能电池板都更高效。一些物理爱好者甚至为这种全新的装置设计了一些新功能，比如将它装置在航天器中的太阳帆上，或者用来吸收空气中游散的电磁波——因为手机和无线网络的普及，这种看不见的电磁波据说侵害了我们的健康，成为一种新的污染。不过，制造“黑洞”的研究者却从来不想那么多，现在崔铁军和程强正在继续的，是如何把实验室里的装置变成样机，“实现工程化”。面对关于“人造黑洞”的各式各样的议论，程强认为成果公布以后，被许多国际媒体转载和评论，确实也大大出乎我们意料。从我们个人角度而言，只觉得这是一个比较有意义的工作。

　　1、超强吸波装置，这样的“人造黑洞”，在未来可以用于发电。当电磁波遇到这台仪器，就会立刻被捕获，并且立刻被引入到仪器里，一直被吸进黑洞中心。没有电磁波可以逃离这个黑洞。崔铁军向《科学美国人》杂志描述“人造黑洞”时说。在他们的仪器中，被吸入的电磁波在中心位置转化为热能。 　　人造黑洞 　　2、人工黑洞是一个直径22 厘米的装置。它有60 个同轴环，外层由40 个同心环组成。通过特别设计，研究组令同心环的从外到内的介电常数发生连续变化，而不同的介电常数，则能让电磁波的方向发生相应改变。这台仪器描述成“一个超强吸波装置”。可以这样联想，一台“人造黑洞”仿佛一台吸力强大的“吸尘器”，只要它所在的地方有电磁存在，那些电磁波或光波就会源源不断地被它收入囊中，不受任何其他外界条件的限制。 　　3、用于获取能源，这样一个超强吸波装置仿佛正在打开一座看不见却内容丰厚的“宝藏”，用它来吸收太阳能，不仅可以在任何天气里正常工作，甚至将之放入黑暗的宇宙里，它也能收集到同样多的电磁波或光波，并将之转化为热能。

　　它有着“黑洞”之名，虽然尺寸“迷你”，但任何经过的电磁波或光，都不可能逃离它的引力。10月15 日，《科学》杂志宣布，世界上第一个“人造黑洞”在中国东南大学实验室里诞生。不过，这个小型“黑洞”不仅不会毁灭世界，还能帮助人们更好地吸收太阳能。  人造黑洞
在宇宙中，黑洞吞噬万物，甚至包括光。人们乐意议论这种天体，因为它神秘、“性情”怪异：它身处宇宙最幽暗的地方，没有人能直接观测到它，而靠近它的任何物质，都会被无情地拖曳到它的深渊里，小行星、星尘、光波、时间，无一例外。 　　人们对黑洞这种天体感到好奇，但绝不会希望有任何一个黑洞接近自己，或我们的星球。然而现在却有一些科学家在自己的实验室里造出了“黑洞”，一个“迷你”黑洞。10 月15 日的《科学》杂志在介绍这种“人造黑洞”时建议，人们可以把这种“黑洞”装进自己的大衣口袋里。 　　制造出“人造黑洞”的是中国东南大学的一个研究组，崔铁军教授和程强教授是其中最主要的两位研究者。“实际上，我们做的黑洞不是严格意义上的黑洞。”在接受《外滩画报》采访时，程强教授对记者说。 　　实验室里的“人工黑洞”，目的当然不是为了将一个吞噬一切的“恶魔”装进口袋。据程强介绍，现在存在于东南大学毫米波国家实验室的“人造黑洞”，实际上是一个模拟装置，这种模拟装置目前可以吸收微波频段的电磁波，在未来，它还可以吸收光。但是除此之外，它并不能吸收任何实质的东西。“它只吸收电磁波，不吸收能量。”程强对记者说。 　　这是一个不具有危险性的“黑洞”，不仅如此，这种装置还能在未来用于收集太阳能。在这方面，“人造黑洞”将比世界上任何一种太阳能电池板都更高效。一些物理爱好者甚至为这种全新的装置设计了一些新功能，比如将它装置在航天器中的太阳帆上，或者用来吸收空气中游散的电磁波——因为手机和无线网络的普及，这种看不见的电磁波据说侵害了我们的健康，成为一种新的污染。 　　不过，制造“黑洞”的研究者却从来不想那么多，现在崔铁军和程强正在继续的，是如何把实验室里的装置变成样机，“实现工程化”。面对关于“人造黑洞”的各式各样的议论，程强认为， “成果公布以后，被许多国际媒体转载和评论，确实也大大出乎我们意料。从我们个人角度而言，只觉得这是一个比较有意义的工作。

　　“我觉得很惊奇，崔和程这么快就做出了‘人造黑洞’！”看到这个研究成果后，纳瑞马诺维说。 　　伊维根·纳瑞马诺维(EvgeniiNarimanov) 是美国印第安纳州西拉斐特市普渡大学的一名教授。今年年初，他和合作者亚历山大·基尔迪谢维(Alexander Kildishev) 一起，发表论文，提出了一种制造小型“黑洞”的理论和设计方案。他们的想法是通过模拟黑洞的一些性质，使在“人造黑洞”附近出现的放射性物质被吸引，然后螺旋式地进入“黑洞”中心。 　　“我们的确是受到他的论文的启发，但研究本身是我们独立完成的。”程强对记者说。之所以能这么快将之变成现实，是因为他们所在的实验室也一直从事着这方面的研究，在理论和实验两方面都积累了很多年的经验，实验过程中也用到了很多他们自己的独创性想法。 　　不过虽然名为“黑洞”，他们受纳瑞马诺维启发而造的“黑洞”，和真正存在于宇宙中的黑洞还是有大差别的，这种差别并不仅仅体现在质量的大小上。两种“黑洞”的原理其实并不一样。宇宙间的黑洞之所以能吞噬一切，是因为它质量巨大，而实验室里的“黑洞”，实际上是根据光波在被吸进宇宙黑洞时的性质，模拟出来的仪器，可以令光波接近时产生相似的扭曲，并被吸引。 　　也就是说，两种“黑洞”可以让附近的光波出现相似的“结局”，但是光波遇到的却并不是同一回事。 　　不过目前东南大学实验室里的“黑洞”，还只是适用于某些微波频率，比如人们常用的通信频率， 如GSM、CDMA 和蓝牙等，吸引光波还有待进一步研究，因为光波的频率更短，需要设计的“人造黑洞”尺寸也要更小些。

　　这样的“人造黑洞”，在未来可以用于发电。 　　“当电磁波遇到这台仪器，就会立刻被捕获，并且立刻被引入到仪器里，一直被吸进黑洞中心。没有电磁波可以逃离这个黑洞。”崔铁军向《科学美国人》杂志描述“人造黑洞”时说。在他们的仪器中，被吸入的电磁波在中心位置转化为热能。 　　根据《科学》杂志介绍，“人工黑洞”是一个直径22 厘米的装置。它有60 个同轴环，外层由40 个同心环组成。通过特别设计，研究组令同心环的从外到内的介电常数发生连续变化，而不同的介电常数，则能让电磁波的方向发生相应改变。 　　程强把这台仪器描述成“一个超强吸波装置”。可以这样联想，一台“人造黑洞”仿佛一台吸力强大的“吸尘器”，只要它所在的地方有电磁存在，那些电磁波或光波就会源源不断地被它收入囊中，不受任何其他外界条件的限制。 　　用于获取能源，这样一个超强吸波装置仿佛正在打开一座看不见却内容丰厚的“宝藏”，用它来吸收太阳能，不仅可以在任何天气里正常工作，甚至将之放入黑暗的宇宙里，它也能收集到同样多的电磁波或光波，并将之转化为热能。[