Naukowcy z Uniwersytetu w Glasgow otrzymali potwierdzenie wiarygodności jednej teorii, wyrażonej ponad pięćdziesiąt lat temu, zgodnie z którą bardzo zaawansowana technologicznie cywilizacja pozaziemska może wykorzystywać czarne dziury jako niemal niewyczerpane źródło energii.
Nawet możliwość przetestowania tej teorii przez długi czas była poza możliwościami naszych obecnych technologii, ale naukowcom udało się to zrobić, wykorzystując fale dźwiękowe w swoich eksperymentach.
Pomysł wykorzystania czarnej dziury jako źródła energii przypomina odcinek serialu Doctor Who z lat 70. Jednak już w 1969 roku brytyjski fizyk Roger Penrose, badając właściwości teoretycznych wówczas czarnych dziur, odkrył, że czarne dziury mogą być przydatne dla cywilizacji, które osiągnęły pewien poziom rozwoju technologicznego. Penrose wysunął teorię, że jeśli weźmiesz obiekt i umieścisz go w obszarze górnej granicy horyzontu zdarzeń czarnej dziury, pozostanie tam przez chwilę, poruszając się po okręgu, stopniowo zmniejszając, uzyskując „ujemną energię” i przyspieszając do prędkości bliskiej prędkości światła. Szczególne warunki kontinuum czasoprzestrzennego w tym regionie sprzyjają temu, że obiekt ten otrzyma energię kinetyczną, dosłownie wyciągając go z próżni.
Następnie, jeśli obiekt ten rozpadnie się na dwa obiekty, z których jeden zapadnie się w otchłań czarnej dziury, a drugi zostanie wyciągnięty i podniesiony, kompensuje to ujemną energię pozyskaną przez obiekt, zapożyczając ją z obrotu czarnej dziury. Oczywiście realizacja tego, nie wspominając o możliwości przebywania w bezpośrednim sąsiedztwie czarnej dziury, będzie wymagała takiego poziomu rozwoju technologii cywilizacyjnych, który nie jest nawet widoczny na horyzoncie naszych ziemskich technologii.
W 1971 roku radziecki fizyk Jakow Borisowicz Zeldowicz wymyślił eksperyment z „skręconym” światłem, który mógł potwierdzić teorię Rogera Penrose'a. Skręcone światło to specjalnie uformowana wiązka światła, która jest skręcana wzdłuż czoła fali do punktu w środku wiązki. Rezultatem jest spiralny kształt wiązki światła z pustym rdzeniem w środku wiązki, a gdyby taka wiązka była skierowana na metalowy walec obracający się z określoną prędkością, to odbita od niej wiązka nabierałaby dodatkowej energii, pożyczając ją z energii obrotu walca ze względu na pewne zjawiska związane z efektem Doppler. Jednak taki eksperyment wymagałby, aby cylinder obracał się z prędkością ponad miliarda obrotów na sekundę, co jest nadal nieosiągalne dzisiaj.
Instalacja do uzyskiwania skręconych fal dźwiękowych.
Pytanie z teorią Rogera Penrose'a pozostawało otwarte przez 50 lat, podczas gdy grupa naukowców z Wydziału Fizyki i Astronomii Uniwersytetu w Glasgow, stosując bardzo niekonwencjonalne podejście, zamiast skręconego światła próbowała wykorzystać skręcone fale dźwiękowe, których częstotliwość jest znacznie niższa niż częstotliwość fal świetlnych. A to umożliwiło przeprowadzenie eksperymentu na obecnym poziomie rozwoju technologii.
Aby stworzyć skręcone fale dźwiękowe, naukowcy użyli różnych emiterów ułożonych w pierścień. Powstała fala została skierowana na obracający się absorber, dysk wykonany z pianki konstrukcyjnej. Zamontowane za dyskiem mikrofony mierzyły częstotliwość i amplitudę fali dźwiękowej przechodzącej przez szybko obracającą się tarczę, której parametry miały mieścić się w ramach teorii Penrose'a i Zeldovicha.
Film promocyjny:
W tym eksperymencie stale przyspieszające obroty dysku najpierw zmniejszyły amplitudę dźwięku do prawie niesłyszalnego progu, ale później amplituda transmitowanego dźwięku wzrosła do pierwotnego poziomu, a następnie do poziomu o 30 procent wyższego niż emitowany przez głośniki.
„Obrotowy efekt Dopplera jest podobny do zwykłego liniowego, ale jego efekt jest ograniczony do przestrzeni kołowej, a zatem to skręcone fale dźwiękowe zmieniają swoje parametry o znaczną wartość” - piszą naukowcy. „A jeśli powierzchnia obraca się wystarczająco szybko, to bardzo dziwne rzeczy, mogą zmieniać swoją częstotliwość z dodatniej na ujemną i jednocześnie „kraść” pewną ilość energii z obracającej się powierzchni”.
„To, co otrzymaliśmy podczas naszego eksperymentu, jest niezwykłe z punktu widzenia fizyki. Po pierwsze, częstotliwość fal dźwiękowych jest zredukowana prawie do zera z powodu efektu Dopplera. Ale gdy prędkość obrotowa rośnie jeszcze bardziej, dźwięk pojawia się ponownie, podczas gdy częstotliwość rotacji fal dźwiękowych zmienia się z dodatniej na ujemną, fale dźwiękowe otrzymują dodatkową energię z wirującego dysku i stają się głośniejsze niż wcześniej. A wszystko to w pełni wpisuje się w teoretyczne obliczenia Jakowa Zeldowicza, przedstawione przez niego w 1971 roku”.
