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標題[新聞] 波能從旋轉物體獲得能量,科學家首在實
時間Mon Jul 20 11:25:19 2026
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1.媒體來源:
科技新報
2.記者署名:
Emma stein
3.完整新聞標題:
波能從旋轉物體獲得能量,科學家首在實驗室重現黑洞能量竊取機制
4.完整新聞內文:
波能從旋轉物體獲得能量,科學家首在實驗室重現黑洞能量竊取機制
作者 Emma stein | 發布日期 2026 年 07 月 20 日 10:30
一個懸而未決超過半世紀的物理預測,終於從理論走進實驗室。科學家首次透過實驗直接
驗證旋轉超輻射現象,證明波可從物體旋轉過程「竊取能量」。
2020 年諾貝爾物理學獎得主——英國數學物理學家羅傑·彭羅斯(Sir Roger Penrose)
,曾在 50 年前提出一個驚人理論:可以從快速旋轉的黑洞竊取能量。
旋轉黑洞周圍外面有個特殊區域稱為動圈(ergosphere),在這個區域,黑洞旋轉力量強
大到連時空本身都被「拖著旋轉」,而彭羅斯提出,如果一顆粒子進入動圈後分裂成兩半
,其中一個會陷入黑洞,另一個則攜帶比原始粒子更多的能量逃逸,多出來的能量「竊取
」自黑洞旋轉動能。
這個過程理論上完全合理,不違反任何物理定律。
後來,前蘇聯理論天體物理學家雅科夫·澤爾多維奇(Yakov Zel’dovich)進一步將此
概念延伸至「波」,他預測當一道波(如電磁波、聲波、量子波)與旋轉速度夠快的物體
交互作用,這道波不只不會被吸收或反射,還會從物體旋轉過程汲取能量,最後以更高強
度離開。
該現象稱為旋轉超輻射(Rotational Superradiance),理論建構相當嚴謹,但存在實驗
痛點:計算表明要量測超輻射效應,物體旋轉速度必須接近光速,對當前任何機械裝置來
說都不太可能達到,因此過去半世紀以來,此現象只存於理論,從未被實驗室直接驗證,
透過天文觀測難度也極高。
現在,紐約市立大學研究生中心(CUNY ASRC)團隊展示放大此類波的新思路:製造一個
「看起來在高速旋轉」的系統。
繞過物理極限
研究人員實際上並未讓物體以極快速度旋轉,而是開發出模仿旋轉並隨空間時間變化的電
波設備,
使送入系統的波「感覺」自己在和一個高速旋轉的物體交互作用,這種「合成旋
轉」最終能模擬遠超機械極限的旋轉速度。
接下來就是測試波能否從合成旋轉過程提取能量。
實驗結果證實了旋轉超輻射現象存在,當具特定旋轉特性的電磁波被送入這種環形系統,
確實從合成旋轉汲取能量,以比進入時更高的強度離開。
這是科學家首次於受控實驗室環境直接驗證旋轉超輻射,突破過去 50 多年「相信理論卻
無法直接證明」的困境。
這種方法未來可用來驗證其他仍是純理論的預測,比如各種量子光學效應;也能成為通往
實際技術應用的橋樑,包括無線通訊(設計新型天線或訊號處理元件)、古典光學(改善
光學元件設計)、量子光學領域(改善量子運算與量子通訊)。
Physicists Just Turned a Black Hole Energy Theory Into Reality
(首圖來源:pixabay)
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