Ученые из университета Глазго получили подтверждения достоверности одной теории, высказанной более пятидесяти лет назад, согласно которой очень развитая в технологическом плане внеземная цивилизация может использовать черные дыры в качестве практически неисчерпаемых источников энергии.
Даже возможность проверки этой теории находилась длительное время за пределами возможностей наших нынешних технологий, но ученым все же удалось это сделать, используя в своих экспериментах звуковые волны.
Идея использования черной дыры в качестве источника энергии напоминает предмет одного из эпизодов сериала «Доктор Кто» 1970-х годов. Но, еще в 1969 году британский физик Роджер Пенроуз, исследуя свойства тогда еще теоретических черных дыр, нашел, что черные дыры могут быть полезны для цивилизаций, вышедших на определенный уровень развития технологий.
Пенроуз выдвинул теорию, что если взять объект, и поместить его в район верхней границы горизонта событий черной дыры, он будет оставаться некоторое время там, двигаясь по кругу, постепенно снижаясь, приобретая «отрицательную энергию» и разгоняясь до скорости, близкой к скорости света. Особые условия пространственно-временного континуума в той области благоприятствуют тому, что кинетическую энергию этот объект будет получать, буквально черпая ее из вакуума.
Затем, если этот объект разделится на два объекта, один из которых канет в пучину черной дыры, а второй будет извлечен и поднят, это компенсирует приобретенную объектом отрицательную энергию, позаимствовав ее у вращения черной дыры. Само собой реализация такого, не говоря уж о возможности пребывания в непосредственной близости от черной дыры, потребует такого уровня развития технологий цивилизации, который еще даже не просматривается на горизонте развития наших земных технологий.
В 1971 году советский физик Яков Борисович Зельдович придумал эксперимент со «скрученным» светом, который мог подтвердить теорию Роджера Пенроуза. Скрученный свет — это специально сформированный луч света, который скручивается вдоль его волнового фронта к точке в центре луча. В результате получается спиральная форма луча света с пустым ядром в центре луча и если такой луч нацелить на металлический цилиндр, вращающийся с определенной скоростью, отраженный от него луч приобрел бы дополнительную энергию, позаимствовав ее от энергии вращения цилиндра за счет некоторых явлений, связанных с эффектом Доплера. Однако, для реализации такого эксперимента потребовалось бы, чтобы цилиндр вращался со скоростью более миллиарда оборотов в секунду, что является недостижимым и на сегодняшний день.
Установка для получения скрученных звуковых волн
Вопрос с теорией Роджера Пенроуза стоял открытым в течение 50 лет, пока группа ученых из Школы физики и астрономии университета Глазго, используя весьма нестандартный подход, попробовала использовать вместо скрученного света скрученные звуковые волны, частота которых намного меньше частоты волн света. И это позволило провести эксперимент уже на нынешнем уровне развития технологий.
Для создания скрученных звуковых волн ученые использовали множество излучателей, расположенных в виде кольца. Полученная волна была нацелена на вращающийся поглотитель, диск, изготовленный из строительной пены. Микрофоны, установленные позади диска, измеряли частоту и амплитуду прошедшей сквозь быстро вращающийся диск звуковой волны, параметры которой должны были укладываться в рамки теорий Пенроуза и Зельдовича.
В этом эксперименте постоянно ускоряющееся вращение диска сначала снизило амплитуду звука почти до неслышимого порога, но позже амплитуда прошедшего звука поднялась до изначального уровня, а затем — до уровня на 30 процентов выше того, который излучается динамиками.
«Вращательный эффект Доплера подобен обычному линейному, но его эффект ограничен круглым пространством, и поэтому именно скрученные звуковые волны изменяют свои параметры на значительную величину» — пишут исследователи, — «И если поверхность вращается достаточно быстро, то со скрученными звуковыми волнами могут происходить весьма странные вещи, они могут изменить свою частоту с положительной на отрицательную и «украсть», при этом, некоторое количество энергии у вращающейся поверхности».
«То, что мы получили в ходе нашего эксперимента — экстраординарно с точки зрения физики. Сначала частота звуковых волн снижается почти до нуля за счет эффекта Доплера. Но когда скорость вращения увеличивается еще больше, звук появляется снова, при этом частота вращения звуковых волн изменяется с положительной на отрицательную, звуковые волны получают дополнительную энергию от вращающегося диска и становятся громче, чем они были до этого. И все это полностью укладывается в теоретические выкладки Якова Зельдовича, изложенные им в 1971 году».