库格尔布莱茨黑洞


    著名的英国物理学家史蒂芬??霍金与黑洞密切相关。他对物理学界最显著的贡献是发现：传统上被认为会将所有物质困在事件视界内的黑洞，实际上会辐射能量，并随着时间的推移缓慢蒸发。这一现象现在被称为霍金辐射，既具有开创性，又违反直觉。更大的黑洞辐射速度比更小的黑洞慢 —— 这意味着黑洞的质量越大，蒸发所需的时间就越长。事实上，宇宙中典型的黑洞辐射速度非常慢，它们从无处不在的宇宙微波背景辐射中吸收能量的速度，比它们释放能量的速度还要快。它们要等到所有恒星都熄灭后，才会开始显著收缩，而它们的完全蒸发则需要难以想象的漫长时间 —— 大约是万亿亿亿年的量级。然而，如果我们能够创造出小得多的黑洞 —— 例如质量相当于一颗中等大小小行星（约 10 亿吨）的黑洞 —— 我们就可以将它们用作非凡的能源。这样一个 10 亿吨级的黑洞，其辐射能量的速率将达到 356 兆瓦，相当于一座大型现代发电厂的功率。更令人印象深刻的是，这种能量输出将持续约 1.5 万亿年 —— 是当前宇宙年龄的 100 多倍。与大多数会随着时间推移而减弱的能源不同，小型黑洞的辐射输出实际上会随着质量的损失而增加 —— 在其生命周期接近尾声时，能量输出会变得更加强大。当它的质量蒸发到原来的千分之一时，其能量输出将是原来的千倍平方，即一百万倍 —— 达到 3.56 亿兆瓦，并在剩余的 1500 年寿命中，能量输出会缓慢持续上升。显然，我们非常希望拥有这样的黑洞，而且科学强烈表明它们是可能存在的。但除非我们愿意等待数亿亿亿年（即 10????年），否则我们要么必须自己创造一个，要么找到由其他过程产生的黑洞 —— 我们认为，在大爆炸之后，可能产生了低质量的原始黑洞。库格尔布莱茨方法是一种提议的人造黑洞创造方法。这一想法的核心是：引力不仅由质量产生，还由能量产生 —— 质量只是能量的一种形式。如果在足够短的时间内，将足够多的能量集中在足够小的区域内，就应该会形成一个事件视界，并坍缩成一个黑洞。一旦被创造出来，这个黑洞就可以用作能源或电池 —— 通过向其补充更多物质，有可能维持其存在。然而，向这样的黑洞添加质量比看起来要困难得多 —— 其中一个问题是，精确瞄准事件视界并非易事。创造一个库格尔布莱茨黑洞，要么需要以相对论速度发射超高密度的物质棒，要么需要发射巨大的激光阵列，将能量聚焦在一个点上。这样的壮举需要巨大的能量供应 —— 理想情况下，是利用一整颗恒星的能量。虽然这听起来像是先进的克拉克技术，但相比之下，建造一个基本的戴森球来收集恒星能量 —— 通常被视为先进文明的基础巨型结构 —— 在技术上相对简单。但如果这项技术变得可行，它可能会彻底改变太空旅行 —— 提供高效的飞船推进器，并成为先进文明的长期能源。


    磁物质


    磁物质，或称基于磁单极子的物质，是一种理论上的物质，由磁单极子而非传统的原子核和电子组成。我倾向于对磁单极子的存在持怀疑态度，但有充分的理论理由认为它们可能存在。如果它们确实存在，那么它们将为一些真正令人惊叹的材料打开大门 —— 这些材料会让钢铁或石墨烯看起来像卫生纸，并可能让我们能够建造巨型结构，例如环形世界、班克轨道，甚至比戴森球规模更大的结构。在常规物质中，原子结构由电磁力支配，电子围绕原子核中的质子和中子运行。相比之下，磁物质依赖于磁单极子 —— 即具有孤立磁荷（仅正磁荷或负磁荷）的假设粒子 —— 来构成其结构的基础。这些磁单极子通过磁力相互作用，类似于电荷在普通物质中形成原子键，但磁力的强度和稳定性要大得多 —— 这源于磁单极子相互作用的内在能量尺度。磁物质最关键的特征之一是其极高的密度和强度。与普通物质（原子内部和原子之间大部分是空的空间）不同，磁物质的结合力允许形成极其致密的结构，能够创造出比任何已知物质（包括中子态物质）密度高数百万甚至数十亿倍的材料。如此高的密度将使磁物质对那些会摧毁普通物质的力具有极强的抵抗力，并提供比碳纳米管高几个数量级的抗拉强度。这为建造超大型巨型结构和其他超高性能材料（如能够轻松抵御直接核打击的装甲）打开了大门。然而，这种高密度也使得磁物质与普通物质在根本上不相容。即使假设磁单极子存在，它与标准原子物质的相互作用也可能导致灾难性的能量释放 —— 因为普通原子会被磁单极子的强磁场和能量撕裂。这意味着它也可以用作强大的武器。不过，这很可能是可以规避的 —— 因此，如果磁单极子确实存在，它将为制造坚不可摧的材料和用这些材料制造极其强大的东西打开大门。


    质量操控


    质量是一个有趣的概念，它具有人们通常不会想到的特性。首先，根据狭义相对论和广义相对论，质量是让我们体验时间的物理量：像光子（可能还有引力子）这样的无质量粒子不会体验时间；而像假设中的超光速粒子这样具有虚质量的粒子，则会逆着时间运动。即使是它最著名的特性 —— 抵抗力（即惯性）、引力吸引物体或被物体吸引 —— 也被认为是可能可以单独操控的独立物理量。我们有一天可能能够调整物体的质量，无论是增加还是减少。惯性质量、被动引力质量和主动引力质量都可以被分别控制。想象一下：一个物体可以被降低惯性质量，这样它的加速度就会超过施加在它身上的力所应允许的速度；或者相反，通过增加惯性质量来抵抗外力。这种操控的应用范围可能很广，从飞船推进器到抵御拳头、子弹或爆炸的个人防御系统。增加褐矮星或气态巨行星的主动引力质量，可能会使其点燃核聚变，有效地将其转变为一颗恒星。相反，降低超级地球的引力质量，可以通过减小表面重力使其变得宜居，或者有助于在采矿世界中提取资源。同样，调整飞船上的被动引力质量，可以通过增强引力牵引来加速飞船向行星的坠落，而在离开时降低被动引力质量，可以使起飞更容易，并极大地增强弹弓效应和奥伯斯效应。这一概念也可以被武器化。例如，制造在增强引力作用下加速到不可思议速度的动能撞击器，或者修改惯性质量以造成更大冲击力的子弹。