我们能从黑洞中获得能量吗？ 第1页

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天然产生的黑洞通常都是旋转的。它们旋转的能量可以通过彭罗斯过程（Penrose process - Wikipedia）之类的方法提取出来。如果人类文明或其他外星文明有幸生存到所有恒星都已经熄灭的黑洞纪元（宇宙中有哪些细思极恐之事？ - 知乎），黑洞就是唯一的能源了。

然而，黑洞的旋转能量也会消耗殆尽。到时候，我们又到哪里去寻找能量的源泉呢？你可能会想到：我们能够指望的，只有黑洞的霍金辐射了。由于空间膨胀，宇宙微波背景辐射已经降低到非常接近于绝对零度了。这时，原本一毛不拔的黑洞反而成了暗夜里的火炬。未来的人类需要在黑洞周围修建戴森球，吸收所有霍金辐射的能量。

如果只考虑基本的生存需求，一个人大约需要消耗的功率是100瓦。我们先来看看这样一个小小的火炬能够养活多少人吧。黑洞霍金辐射的功率与黑洞的质量是成反比的，所以最小的黑洞反而会释放出最大的能量。自然产生的黑洞质量下限是3倍太阳质量，这样的黑洞通过霍金辐射输出的功率为10^-29瓦。

看到这个小得可怜的数字，你也许会大失所望。别说养活一个人，这点能量连养活一只病毒都不够。所以，人类必须丢掉继续以生物形态生存的幻想，选择把意识传输到电脑中，生活在虚拟世界。

那么，这个戴森球聚集能量的唯一目的就是运行这台超级电脑。这种特殊的巨型建筑被称为Matrioshka Brain(Matrioshka brain)。

不过，电脑消耗的能量也是不可忽略的。我们还是需要算一算，黑洞的能量能否驱动一个虚拟世界。假设这时候微波背景辐射的温度已经降到了10^-10K，那么根据兰道尔定律（Landauer principle），设置一个二进制位的值需要消耗的能量是10^-33焦耳。这样，在一个最大功率黑洞的驱动下，我们可以每秒钟设置约10000个二进制位。

虽然速度不太可观，但是这个电脑多少可以做一些事情了。不过可能你还是不满意：这还是不足以运行虚拟世界啊。不要着急，在这个漫长的黑洞纪元，我们最不缺的就是时间。能量不够就让电脑跑慢点，反正虚拟世界中的人不会知道自己的世界正在以慢得不可救药的速度运行。我无法估计一个每秒设置多少二进制位才能完美地模拟一个人类的思维，姑且保守估计为10亿次吧。我们的超级电脑需要10万秒才能完成10亿次二进制位的设置。按照这个分析，我们让虚拟世界的时间比现实世界慢10万倍就行了。

现在，我们就在电脑中可以运行一个虚拟世界，里面只有一个孤零零的大脑，在专注地思考“我是谁”，“这是什么地方”，“我要干什么”之类深奥的哲学问题。

想必你肯定不愿意去扮演这个大脑。一个合格的虚拟世界至少需要上百万的人口和一个生活舒适的环境。这些条件无疑会把对能量的需求提高很多数量级。我们只好故技重施，再次减慢虚拟世界的时间。我估计减慢到真实时间流速的万亿分之一就应该绰绰有余了。

在霍金辐射的作用下，一个3倍太阳质量的黑洞的寿命是10^68年。这是一个漫长得可怕的时间。我们的宇宙从诞生到现在才1.38 x 10^10年。而恒星纪元（恒星照耀宇宙的时代）的长度也只有4 x 10^13年。所以，黑洞纪元中的虚拟文明，从外面看十分黑暗，无助，但是这丝毫不影响里面的虚拟人类过着丰富多彩没羞没臊的生活。而且它的长度却超过以前所有时间的10^54倍。即使我们把虚拟世界的时间流速放慢了一万亿倍，这也是一段无比漫长的岁月。

然而没有什么是永恒的，连黑洞也不例外。当黑洞走到它生命的尽头，就会在一片闪光中化为乌有，同时带走围着它取暖的虚拟人类世界。当人类赖以生存的每一个黑洞都烟消云散，这应该就是宇宙中最长寿的文明的末日了。