Полвека назад физики Роджер Пенроуз и Яков Зельдович задумались о гипотетической возможности получения энергии из объектов, помещенных в черную дыру. Проверить их теорию по понятным причинам все это время было невозможно, пока шотландские физики не предложили решение. Их эксперимент блестяще доказал, что гипотеза их старших коллег верна. Черные дыры можно использовать как источник энергии и, возможно, более высокоразвитые цивилизации (если они есть) так и делают.
В 1969 году британский физик Роджер Пенроуз предположил, что энергию можно вырабатывать, опустив объект в эргосферу черной дыры — внешний слой горизонта событий — в котором он будет вынужден двигаться быстрее скорости света, чтобы оставаться в неподвижности, пишет Phys.org.
Пенроуз предсказал, что такой объект приобретет отрицательную энергию. Если разделить его на две части, чтобы одна падала, а вторая поднималась, отскок приведет к потере отрицательной энергии — фактически, возвращающаяся половина будет накапливать энергию вращения черной дыры.
Однако реализация такого инженерного проекта потребовала бы столь масштабных усилий, что он оказался бы под силу лишь очень продвинутой цивилизации.
Два года спустя советский физик Яков Зельдович предложил более реализуемый способ проверить эту гипотезу экспериментально. Он предположил, что «скрученные» световые волны, попадая на поверхность вращающегося металлического цилиндра, движущегося с определенной скоростью, будут отражаться с дополнительной энергией, почерпнутой из вращения цилиндра, благодаря эффекту Доплера.
Однако до сих пор идея Зельдовича оставалась лишь теорией, поскольку для ее проверки нужно было вращать цилиндр по меньшей мере со скоростью миллиард оборотов в секунду.
Ученые из Университета Глазго нашли способ продемонстрировать эффект, предсказанный Пенроузом и Зельдовичем, заменив лучи света звуковыми волнами. Такой эксперимент намного проще провести в лаборатории. Они описали метод создания системы с кольцом динамиков, которая скручивает звуковые волны, которые затем направляются к вращающемуся звукопоглотителю, сделанному из пены. Микрофоны, спрятанные за этим диском, фиксируют сигналы, прошедшие сквозь диск, который постепенно наращивает скорость вращения.
Ученые пытались расслышать четкое изменение частоты и амплитуды звуковых волн, прошедших сквозь диск. Это означало бы, что теория Пенроуза и Зельдовича верна. Так и произошло. Сначала звук затих и перестал быть слышен, а потом вернулся, и его амплитуда была на 30% больше, чем у изначального звука, вышедшего из динамиков.
«То, что мы услышали во время эксперимента, было исключительным, — рассказал Марион Кромб, автор статьи. — Когда скорость вращения нарастала, частота звуковых волн сдвинулась по доплеровской частоте до нуля. Когда звук начинал снова возвращаться, это происходило потому, что волны сдвигались от положительной частоты к отрицательной. Эти волны отрицательной частоты способны брать часть энергии от вращения диска, становясь в процессе громче — точно как и предсказал Зельдович в 1971 году».
Читайте по теме. США впервые попробуют передать энергию из космоса на Землю
