人們都知道黑洞吞噬一切，就像個有去無回、不斷從周圍索取的怪物。其實，早在50年多年前物理學家曾提出理論稱，物體還可以從黑洞獲取能量。
早在50年多年前，物理學家潘羅斯（Roger Penrose）提出的理論預測，物體可以從旋轉的黑洞中吸取能量，這個過程被稱為潘羅斯機制。現在，一組科學家終於通過實驗證明了這個理論。
愛因斯坦廣義相對論中一項內容是，任何物體的旋轉都將帶動周圍的時空一起旋轉，也稱為「參考系拖拽」（frame-dragging）現象。
1969年，潘羅斯的計算認為，黑洞外圍、事件視界的外面，應該存在一個特別的區域。這個區域內參考系拖拽的現象處於最強的狀態。這裏，物體將從黑洞的旋轉中獲取能量。
由此潘羅斯認為，掉進這個區域的物體將被分成兩半。一半將掉進黑洞，另一半將從黑洞獲得額外的能量，並被加速向外拋出。他的計算顯示，這半個飛出物體所帶的能量將比原來高出21%。
現在，英國格拉斯哥大學（University of Glasgow）物理和天文學院的研究者們設計的實驗，第一次證明了這個理論。當然，他們沒能丟個物體到一個黑洞中進行測量。
他們將多個小揚聲器擺成環形，向一個轉動的海綿盤發送聲波，在轉盤的另一面放上麥克風探測經過轉盤的聲波：以聲波模擬物體，以有超強吸收聲波能力的海綿盤模擬吞噬一切的黑洞，再從麥克風檢測拋出物體的能量。
結果他們觀測到，經過這個海綿轉盤後，聲波降低了它的頻率，可是之後聲音卻被放大了。研究者稱，由於多普勒頻移理論，導致聲波頻率的變化；而聲音的放大，則是潘羅斯機制的證據。
「從旋轉平面來看，被扭曲的聲波改變了它們的聲調。」這份研究的負責人克朗布（Marion Cromb）說，「如果平面轉速足夠快，聲波的頻率將發生奇特的現象——從正的頻率逐漸變成負的頻率，這時開始從轉動面吸收能量。」
後面出現的效果很驚人。隨著轉盤速度的加快，抵達麥克風的音調逐漸降低直到無聲。之後它又開始恢復到原來的水平，可是音量卻比揚聲器發出聲音大30%——說明聲波從轉盤得到了額外的能量。
「我們從實驗看到的效果很驚人。」克朗布說，「隨著轉速的增加，聲波出現多普勒頻移效應，遞減至零。當聲波從正頻率變成負頻率的時候，這些負頻率的聲波開始從轉盤中獲取能量，增強了音量。」
下一步，研究組計劃把實驗對像擴展至電磁波和光波，繼續檢驗黑洞的潘羅斯機制。
這份研究近期發表在《自然-物理學》（Nature Physics）期刊上。◇
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