「所以你是在研究怎么從黑洞發(fā)電嗎？」

最近，一位在北京大學(xué)念物理的學(xué)妹尉遲和妘回臺(tái)灣找我，聊起了她剛發(fā)表的兩篇論文。她研究的是什么呢？我聽了半天才大致理出頭緒，于是問出這句話：「所以你是在研究怎么從黑洞發(fā)電嗎？」

她想了想，笑著說：「應(yīng)該說，是研究怎么從黑洞提取能量的理論模型。」

我不禁驚訝：「這……是我們這個(gè)時(shí)代的研究嗎？感覺這種理論的應(yīng)用，要等到人類掌握恒星級(jí)航行技術(shù)之后了吧？」

她點(diǎn)點(diǎn)頭，又補(bǔ)充：「離我們最近的黑洞大約在1500光年外，確實(shí)應(yīng)用上還很遙遠(yuǎn)。但應(yīng)用的遠(yuǎn)近并不該限制基礎(chǔ)理論的發(fā)展，而且這類研究對(duì)我們理解天體觀測現(xiàn)象非常有幫助。」

當(dāng)晚回到家，我的腦海仍揮之不去她描述的那個(gè)場景：在旋轉(zhuǎn)黑洞邊緣，等離子體中的磁場發(fā)生劇烈變化，一部分物質(zhì)被加速拋向遠(yuǎn)方，而另一部分則落入黑洞。她特別跟我說，這些被帶走的能量是真真正正來自黑洞本身——不是吸積盤的加熱、不是磁場爆發(fā)釋放的能量，也不是單純的引力位能，而是來自黑洞的旋轉(zhuǎn)。更準(zhǔn)確地說，是來自被黑洞拖曳的時(shí)空本身：當(dāng)某些物質(zhì)以特殊方式落入黑洞時(shí)，它帶走了「負(fù)能量」，黑洞因此微微減速，而外界則得到額外能量，也就是說，我們?nèi)∽叩牟皇俏镔|(zhì)的能量，而是黑洞旋轉(zhuǎn)本身的一部分。

我平常做的是生物力學(xué)的研究，早已習(xí)慣一切要能量測、能應(yīng)用、能模擬。但這次，我被這種似乎是寫給未來的理論深深吸引——彷佛是我們這個(gè)世代對(duì)未來人類留下一封自豪的宣言。

于是，我在尉遲和妘的協(xié)助下，將她的研究寫成這篇科普文章。這是關(guān)于磁場、等離子體與黑洞旋轉(zhuǎn)的研究，也是我們時(shí)代對(duì)未來文明發(fā)出的微弱星光。

科學(xué)漫畫工作室繪制。劇情為科普需要虛構(gòu)，演繹黑洞能量提取理論進(jìn)展。實(shí)際上具有恒星級(jí)航行能力及黑洞能量提取技術(shù)的文明應(yīng)該早就有這樣的知識(shí)基礎(chǔ)。

諾貝爾獎(jiǎng)得主開啟的領(lǐng)域

「從黑洞提取能量」的科學(xué)構(gòu)想，并不是尉遲和妘所在的北大物理團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)。2020年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主 Roger Penrose 早在 1969 年便開始思考：是否可能從一個(gè)連光都無法逃離的天體中取出能量？

旋轉(zhuǎn)黑洞周圍存在一個(gè)稱為「能層（ergosphere）」的區(qū)域，時(shí)空在此被黑洞拖著旋轉(zhuǎn)，使任何物質(zhì)都無法靜止，必須隨著時(shí)空一起轉(zhuǎn)動(dòng)。Penrose 在分析這一性質(zhì)時(shí)注意到，在能層中粒子對(duì)無窮遠(yuǎn)處的觀察者所定義的能量可以為負(fù)。若一個(gè)粒子在此發(fā)生相互作用并分裂為兩部分（或與其他粒子交換動(dòng)量），其中一部分具有負(fù)能量并落入黑洞，另一部分便能帶著比原先更多的能量逃離。外界多得到的能量并非憑空產(chǎn)生：當(dāng)具有負(fù)能量的物質(zhì)落入黑洞時(shí)，黑洞的角動(dòng)量與質(zhì)量會(huì)略微減少，其旋轉(zhuǎn)也隨之變慢。這種使黑洞旋轉(zhuǎn)能轉(zhuǎn)移到外界的過程，稱為彭羅斯過程（Penrose process）。

1977 年，Roger Blandford 與 Roman Znajek 指出，能量提取并不一定需要粒子分裂。若黑洞周圍的等離子體攜帶磁場，時(shí)空被旋轉(zhuǎn)黑洞拖曳，使電磁場在視界與遠(yuǎn)方之間建立起電位差，并形成向外傳遞的電磁能流。等離子體在此提供導(dǎo)電環(huán)境，使電流得以存在，而電磁場則沿著磁場線把黑洞的旋轉(zhuǎn)能持續(xù)輸送到遠(yuǎn)方。這一過程被稱為 Blandford–Znajek 機(jī)制。

到了 2021 年，Luca Comisso 與 Felipe Asenjo 提出一種更具體的情境：在黑洞附近的高磁化等離子體中，很有可能會(huì)發(fā)生快速磁重聯(lián)。而快速磁重聯(lián)的發(fā)生會(huì)產(chǎn)生一對(duì)等離子體團(tuán)（plasmoids）。其中一團(tuán)可能以對(duì)無窮遠(yuǎn)處的觀察者而言為負(fù)的能量狀態(tài)落入黑洞，而另一團(tuán)則帶著增加的能量逃離。換言之，磁重聯(lián)提供了一個(gè)實(shí)際的等離子體動(dòng)力學(xué)過程，使 Penrose 所描述的能量交換可以在真實(shí)天體環(huán)境中發(fā)生。

而尉遲和妘的研究，正是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行更深入的分析。她們的團(tuán)隊(duì)不再假設(shè)等離子體沿著理想的圓形軌道穩(wěn)定繞行，而是引入更符合實(shí)際物理?xiàng)l件的「下沉軌道」——這是一種當(dāng)粒子接近黑洞時(shí)，由穩(wěn)定狀態(tài)失穩(wěn)而跌入黑洞前的最后自由運(yùn)動(dòng)。

那么，這個(gè)「更貼近現(xiàn)實(shí)」的模型，究竟改變了什么？

圖1 物質(zhì)從最內(nèi)穩(wěn)定圓軌道落入黑洞的下沉軌道示意圖。圖中從上方俯視黑洞，以極坐標(biāo)描述物質(zhì)位置： 為物質(zhì)與黑洞中心的距離， 為繞行角度。為了在平面上畫出軌跡，橫軸取 、縱軸取 ，分別對(duì)應(yīng)軌道平面上的水平與垂直方向。軸的單位為黑洞質(zhì)量 ，這是廣義相對(duì)論中常用的自然單位制——在這套單位下質(zhì)量與長度可以互換。物理學(xué)家們?yōu)榱朔奖阌?jì)算，有時(shí)甚至?xí)苯恿?M = c = 1，使計(jì)算與表達(dá)更為簡潔。最外側(cè)的粗黑圓環(huán)代表最內(nèi)穩(wěn)定圓軌道，一旦物質(zhì)越過這條界線，便只能沿著螺旋路徑向內(nèi)墜落。圖中數(shù)條螺旋線對(duì)應(yīng)從軌道上不同位置出發(fā)的路徑，但最終都收斂向黑洞中心。 (MUMMERY A, BALBUS S. Inspirals from the innermost stable circular orbit of Kerr black holes: Exact solutions and universal radial flow,[J]. Phys Rev Lett, 2022, 129(16): 161101.)。

在傳統(tǒng)模型中，等離子體被假設(shè)穩(wěn)定地繞著黑洞旋轉(zhuǎn)——就像車輛行駛在環(huán)形道路上。然而在實(shí)際宇宙中，物質(zhì)一旦越過最內(nèi)穩(wěn)定圓周軌道，便無法再維持繞行，而會(huì)迅速向黑洞落下，進(jìn)入接近自由落體的「下沉區(qū)域」。在這段運(yùn)動(dòng)中同樣可能發(fā)生磁重聯(lián)，但此時(shí)重聯(lián)的角色不再只是釋放等離子體本身的能量，而是決定被噴射出的等離子體是否有機(jī)會(huì)進(jìn)入負(fù)能量狀態(tài)，從而使黑洞的旋轉(zhuǎn)能轉(zhuǎn)移到外界。

尉遲和妘的研究，正是重新計(jì)算在這種落入運(yùn)動(dòng)條件下，磁重聯(lián)產(chǎn)生的等離子體有多大的幾率能滿足能量提取條件。結(jié)果顯示：這種能量交換不僅仍然可能，而且在某些情況下允許發(fā)生的運(yùn)動(dòng)方向范圍甚至比理想圓周軌道模型更大。這意味著能量提取不再依賴精細(xì)調(diào)整的特殊條件，而在更自然的天體環(huán)境中也可能出現(xiàn)。

磁重聯(lián)是什么？

要理解尉遲和妘的研究，我們得先搞清楚一個(gè)關(guān)鍵詞：「磁重聯(lián)（magnetic reconnection）」。這聽起來像是一種高科技術(shù)語，但其實(shí)可以用生活化的方式想象：兩條被拉緊、扭曲在一起的橡皮筋，在某個(gè)交錯(cuò)點(diǎn)突然重新接合，原本儲(chǔ)存在張力中的能量迅速釋放。磁重聯(lián)就類似這樣，只不過主角不是橡皮筋，而是太空中電漿流（等離子流）里的磁場結(jié)構(gòu)。當(dāng)方向相反的磁場被流動(dòng)擠壓到一個(gè)極薄的區(qū)域時(shí)，磁場的連接方式會(huì)在極短時(shí)間內(nèi)改變，并且可以把部分磁場能量轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，將連接區(qū)域的等離子團(tuán)（plasmoids）沿著重聯(lián)層兩側(cè)高速噴射出去。

圖2 上圖為 Sweet-Parker 模型的磁重連示意圖，該模型描述原本上下反向平行的磁力線重合、并重新連接，轉(zhuǎn)變?yōu)樽笥曳聪蚱叫械慕Y(jié)構(gòu)。該模型因?yàn)轭A(yù)測的重聯(lián)速率過低，因此有了下圖的修正模型：Petschek模型，后被歸類進(jìn)快磁重聯(lián)的模型。在此模型中假設(shè)，實(shí)際的電阻擴(kuò)散區(qū)被假設(shè)為極短，而磁場的重新連接與能量釋放主要發(fā)生在該區(qū)域外形成的慢模激波中。并且該模型認(rèn)為實(shí)際的磁重聯(lián)過程中磁力線可以在相互靠近時(shí)產(chǎn)生不同程度的彎折，電流片的形狀也不再局限于狹長的矩形結(jié)構(gòu)。(ZWEIBEL E, YAMADA M. Magnetic Reconnection in Astrophysical and Laboratory Plasmas[J]. Annu Rev Astron Astrophys, 2009, 47: 291-332.)

這個(gè)現(xiàn)象我們其實(shí)并不陌生：太陽閃焰、極光活動(dòng)，甚至地球磁暴都與磁重聯(lián)有關(guān)。而在黑洞邊緣，磁重聯(lián)的重要性不只在于釋放等離子流本身的能量，更在于它會(huì)改變等離子團(tuán)的運(yùn)動(dòng)速度與方向——使部分被噴射出的等離子體能符合前面所描述的負(fù)能量條件，從而讓黑洞的旋轉(zhuǎn)能轉(zhuǎn)移到外界。

磁重聯(lián)若是要發(fā)生，首先，環(huán)境必須是帶電的等離子流，使磁場能被流體拖曳與變形；其次，要有方向相反的磁場彼此靠近，否則磁力線只會(huì)平行滑過而不會(huì)重新連接。有趣的是，黑洞吸積流幾乎自然具備這些條件：高度電離的等離子流、被旋轉(zhuǎn)時(shí)空拖曳而扭曲的磁場，以及劇烈的剪切流動(dòng)同時(shí)存在。因此磁重聯(lián)在黑洞附近并非罕見的偶發(fā)事件，而是一種相當(dāng)合理的局部動(dòng)力學(xué)過程，也因此，在黑洞附近討論這種能量提取機(jī)制并非純粹理論想象，而具有實(shí)際天體環(huán)境中的物理基礎(chǔ)。

磁重聯(lián)發(fā)生的位置，是否會(huì)影響黑洞能量提取？

圖3 左圖：磁重聯(lián)過程中能量提取的示意圖，展示了在大尺度下等離子團(tuán)被反向噴射的情形 (黑色箭頭) 。藍(lán)色曲線表示背景流的流線。右圖 (灰色虛線方框) ：顯示了在流體靜止系中的重聯(lián)點(diǎn)局部區(qū)域，對(duì)等離子團(tuán)噴射過程的細(xì)部示意。(SHEN Y, YUCHIH H Y, CHEN B. Energy extraction from a rotating black hole via magnetic reconnection: The plunging bulk plasma and orientation angle[J]. Phys Rev D, 2024, 110(12): 123010)

在黑洞邊緣，有一道無形的界線，稱為最內(nèi)穩(wěn)定圓周軌道（ISCO）。一旦穿過這條界線，有質(zhì)量物質(zhì)便無法再維持穩(wěn)定繞行，而會(huì)以接近自由落體的方式向黑洞落下，進(jìn)入所謂的下沉區(qū)域（plunging region）。

過去在討論能量提取時(shí)，常將等離子體視為沿圓形軌道繞行黑洞，因?yàn)檫@樣的運(yùn)動(dòng)最容易分析；然而在真實(shí)的吸積流中，越過 ISCO 的物質(zhì)仍占據(jù)相當(dāng)范圍，磁重聯(lián)也可能發(fā)生在這些正在向內(nèi)運(yùn)動(dòng)的等離子流之中。

這使得問題出現(xiàn)了關(guān)鍵的差別。負(fù)能量狀態(tài)的存在不只取決于黑洞的幾何性質(zhì)，也與等離子團(tuán)的運(yùn)動(dòng)方式密切相關(guān)。在圓形軌道上，等離子團(tuán)的速度主要沿著繞行方向；但在下沉區(qū)域中，等離子團(tuán)同時(shí)具有明顯的向內(nèi)動(dòng)量。當(dāng)磁重聯(lián)發(fā)生并噴射等離子體時(shí)，這種動(dòng)量分配的改變，可能影響等離子團(tuán)是否仍能進(jìn)入負(fù)能量狀態(tài)。

換言之，能層在理論上允許能量提取，并不代表在真實(shí)運(yùn)動(dòng)條件下必然能夠?qū)崿F(xiàn)。若磁重聯(lián)發(fā)生于下沉區(qū)域，被噴射出的等離子體是否仍有機(jī)會(huì)滿足能量提取的條件，便成為一個(gè)需要重新檢驗(yàn)的問題。

第一篇論文：噴射方向?yàn)楹侮P(guān)鍵？

為了回答上述問題，尉遲和妘與合作者在 2024 年底的工作中進(jìn)一步考慮：當(dāng)磁重聯(lián)發(fā)生在下沉區(qū)域時(shí)，被噴射出的等離子體究竟在什么情況下仍能滿足負(fù)能量條件。

最直觀影響的條件，便是磁重聯(lián)產(chǎn)生的一對(duì)向相反方向噴射的等離子體團(tuán)的噴射角度，在他們的研究當(dāng)中，分析了各種可能的噴射方向與自旋組合，并考慮黑洞磁化率對(duì)其影響，進(jìn)而找出能量提取的允許區(qū)（allowed region）。在允許區(qū)的方向角-自旋組合，都會(huì)使得其中一個(gè)等離子團(tuán)具有負(fù)能，使得能量提取可能發(fā)生。

圖4 圖中縱坐標(biāo)是指磁重連發(fā)生的位置，橫坐標(biāo)是等離子團(tuán)發(fā)射的方向，彩色部分是能量提取允許區(qū)域，灰色部分是能層到視界的所有范圍。紅色的是加入了下軌道的計(jì)算的模型，藍(lán)色的是純圓周軌道的計(jì)算，并且以不同的深淺表示磁化率大小。可以看到在同等條件下，紅色的面積大于藍(lán)色的面積，在某些條件下，甚至純圓周軌道的情況下，已無能量提取允許發(fā)生，但是包含了下沉軌道的計(jì)算模型卻仍然能有很大的允許區(qū)。并且我們用綠色的虛線標(biāo)出了能量提取的最優(yōu)角度變化線，也發(fā)現(xiàn)允許區(qū)域的范圍是沿著這條線的。黃色曲線我們標(biāo)明了使用特定的磁流體運(yùn)動(dòng)模型時(shí)，所要求的角度變化線。(SHEN Y, YUCHIH H Y, CHEN B. Energy extraction from a rotating black hole via magnetic reconnection: The plunging bulk plasma and orientation angle[J]. Phys Rev D, 2024, 110(12): 123010)

為了進(jìn)一步量化這件事，研究中引入了「覆蓋系數(shù)（covering factor）」這個(gè)量，描述在所有可能的噴射方向中，能成功滿足能量提取條件的比例。換言之，這并不是調(diào)整能量大小的問題，而是評(píng)估在真實(shí)吸積流中，這種機(jī)制有多大的幾率能夠?qū)崿F(xiàn)。

圖5 當(dāng)磁重聯(lián)模型為劉模型且 時(shí)，覆蓋因子 隨黑洞自旋的變化曲線。紅線表示合成流線情況，藍(lán)線表示環(huán)流流線情況；其中淺色對(duì)應(yīng) ，深色對(duì)應(yīng) 。(SHEN Y, YUCHIH H Y, CHEN B. Energy extraction from a rotating black hole via magnetic reconnection: The plunging bulk plasma and orientation angle[J]. Phys Rev D, 2024, 110(12): 123010)。

結(jié)果顯示，即使磁重聯(lián)發(fā)生在下沉區(qū)域，允許能量提取的方向范圍依然存在，并且在不同的磁化率下，允許區(qū)域甚至普遍比圓周軌道的情況更大。這意味著黑洞能量提取并不局限于理想圓周軌道的特殊情形，而可能在更真實(shí)的天體環(huán)境中發(fā)生。

圖 6 磁重聯(lián)模型為劉模型且時(shí)，能量提取所需的最小局域磁化率隨黑洞自旋的變化 (范圍，左圖) ，以及能量提取所需的最小黑洞自旋隨局域磁化率變化 (范圍，右圖) 。紅線表示合成流線情況，藍(lán)線表示圓周流線情況。(SHEN Y, YUCHIH H Y, CHEN B. Energy extraction from a rotating black hole via magnetic reconnection: The plunging bulk plasma and orientation angle[J]. Phys Rev D, 2024, 110(12): 123010)。

第二篇論文：在更真實(shí)的磁場中，機(jī)制還成立嗎？

緊接著在 2025 年初的工作中，研究進(jìn)一步放寬對(duì)磁重聯(lián)的理想化假設(shè)。第一篇已經(jīng)考慮了等離子體在下沉區(qū)域中的運(yùn)動(dòng)，但當(dāng)時(shí)將重聯(lián)區(qū)域的物理參數(shù)固定在一組代表性的條件下；然而在實(shí)際天體環(huán)境里，重聯(lián)區(qū)域的磁場結(jié)構(gòu)與磁化程度可能更加多樣。

為此，研究引入兩個(gè)描述磁場結(jié)構(gòu)的參數(shù)。第一個(gè)是幾何因子 g，用來刻畫重聯(lián)區(qū)域的形狀與尺度比例；

圖7 此模型跟上面介紹的Petschek模型一樣，都屬於是快雌蟲連模型。只是這個(gè)模型中，電流片的尺寸不是固定的，而是可以根據(jù)幾何因子g來做調(diào)整。當(dāng)幾何因子g＝0的時(shí)候，磁重聯(lián)退化為Sweet-Parker模型。其中左圖與右上圖對(duì)應(yīng)局域尺度，右下圖對(duì)應(yīng)微觀尺度。藍(lán)色曲線表示磁力線，紅色箭頭表示磁流體的流動(dòng)方向，橙色方框則代表電流片。(SHEN Y, YUCHIH H Y. Energy extraction from a rotating black hole via magnetic reconnection: parameters in reconnection models[J]. Phys Rev D, 2025, 111(2): 023003.)

第二個(gè)是導(dǎo)向場比例 G，代表的是在重聯(lián)平面的磁場之外，第三個(gè)維度方向的磁場成分（guide field）。這些因素都會(huì)改變等離子體在重聯(lián)時(shí)被加速的方式，進(jìn)而影響等離子團(tuán)的動(dòng)量分布。

圖7 展示了帶導(dǎo)向場的哈里斯平衡及其磁重聯(lián)過程。上方兩張圖為哈里斯平衡的磁場結(jié)構(gòu)示意：左圖呈現(xiàn)磁力線在 平面的分量，右圖呈現(xiàn)磁力線在 平面的分量。 下方圖組則描繪在導(dǎo)向場存在時(shí)的磁重聯(lián)動(dòng)力學(xué)過程。左圖為局域尺度上的磁場位形；右圖依時(shí)間序列展示中性區(qū)內(nèi)磁重聯(lián)的演化——兩簇磁力線逐步靠近、發(fā)生重聯(lián)，最終將磁流體向中性區(qū)兩側(cè)噴射。圖中，藍(lán)色與綠色帶箭頭線段表示磁力線，同色者屬同一連通磁力線束，虛線部分表示位于電流片下方的磁力線；紅色箭頭標(biāo)示磁流體的運(yùn)動(dòng)方向；橙色方格代表電流片（即中性區(qū)）。(SHEN Y, YUCHIH H Y. Energy extraction from a rotating black hole via magnetic reconnection: parameters in reconnection models[J]. Phys Rev D, 2025, 111(2): 023003.)

關(guān)鍵問題仍然相同：在這些更一般、也更接近真實(shí)的磁場條件下，被噴射出的等離子體是否仍有機(jī)會(huì)進(jìn)入負(fù)能量狀態(tài)？

計(jì)算結(jié)果顯示，雖然參數(shù)會(huì)影響允許區(qū)域的范圍，但是在相當(dāng)廣泛的條件下仍然可能發(fā)生。這意味著這個(gè)機(jī)制并非依賴高度特殊的設(shè)定，而有機(jī)會(huì)出現(xiàn)在真實(shí)的黑洞吸積環(huán)境中。

圖8、9 不同磁重聯(lián)模型中，覆蓋因子的分布，上4圖為使用快磁重連模型得結(jié)果，下方4圖為是引入了導(dǎo)向場變化，其數(shù)值由顏色的明暗表示。圖示為 或是 (依據(jù)使用的模型不同) 平面上的結(jié)果。可以看見，不同的模型會(huì)造成很不同的結(jié)果，但是仍有相當(dāng)廣泛的允許區(qū)域的存在。(SHEN Y, YUCHIH H Y. Energy extraction from a rotating black hole via magnetic reconnection: parameters in reconnection models[J]. Phys Rev D, 2025, 111(2): 023003.。

從山洞到黑洞

看到這邊，各位讀者應(yīng)該已經(jīng)大致理解了「從黑洞提取能量」這項(xiàng)理論的有趣演進(jìn)。如果你想更深入了解，接下來其實(shí)就可以直接去讀尉遲和妘的原始論文了。最后，我想梳理一下這個(gè)研究帶給我的感觸。

2021年那篇開創(chuàng)性研究的作者 Luca Comisso 曾在接受科普媒體《Science Daily》訪問時(shí)說道：

「幾千年或幾百萬年后，人類也許能夠在黑洞周圍生存，而無需依賴恒星提供能量。這本質(zhì)上是一個(gè)技術(shù)問題——從物理學(xué)角度來看，沒有什么可以阻止它。」

這句話讓我不禁想起我們的起點(diǎn)。我們?cè)?jīng)在山洞中鉆木取火，從炭的氧化反應(yīng)中提取熱與光。我們發(fā)現(xiàn)這種巨大的自然力量，并且為我們所用。而今天的理論，則在試圖理解一個(gè)更加極端的能量來源：從黑洞邊緣下沉等離子體的重聯(lián)中，提取來自時(shí)空本身的旋轉(zhuǎn)能。

這兩個(gè)畫面，一個(gè)發(fā)生在幾十萬年前，一個(gè)或許要等幾十萬年后，兩者卻驚人地相似：都是人類站在自然的極限邊緣，嘗試摸索能量的出口。

當(dāng)我們仰望星空、模擬磁場、計(jì)算軌道，這些寫在期刊里的數(shù)學(xué)式與參數(shù)圖，其實(shí)正延續(xù)著那場從山洞開始的求知之火。也許我們現(xiàn)在離黑洞發(fā)電還有十萬八千里，但光是知道「在物理學(xué)上，沒有什么可以阻止它」，就已足夠令人激動(dòng)萬分。

小記：

感謝尉遲和妘協(xié)助校正本篇內(nèi)容，完稿時(shí)我不禁跟她聊起她姓氏與研究之間的聯(lián)系。在臺(tái)灣，有復(fù)姓朋友通常我們都不叫她的名字，而是直接叫姓。所以我見到她都會(huì)稱尉遲，而不是和妘。認(rèn)識(shí)她的第一印象當(dāng)然就是門神上的秦叔寶、尉遲恭。尉遲這姓在我的印象中，是黑門神，而且能隔絕一切鬼怪，或許類似黑洞的事件視界吧。現(xiàn)在想來，她從事黑洞研究也算是繼承祖業(yè)了，當(dāng)然比起只進(jìn)不出的黑洞，不進(jìn)不出的門神祖先還是厲害一點(diǎn)。她跟我說，還將繼續(xù)探索黑洞的題目。祝她接下來博士之路一切順利。

引用文獻(xiàn)

1.Penrose R. Gravitational collapse: The role of general relativity. Rivista del Nuovo Cimento, 1969, 1: 252-276.

2.Blandford R D, Znajek R L. Electromagnetic extraction of energy from Kerr black holes. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 1977, 179(3): 433-456.

3.Comisso L, Asenjo F A. Magnetic reconnection as a mechanism for energy extraction from rotating black holes. Physical Review D, 2021, 103(2): 023014.

4.Mummery A, Balbus S. Inspirals from the innermost stable circular orbit of Kerr black holes: Exact solutions and universal radial flow. Physical Review Letters, 2022, 129(16): 161101.

5.Zweibel E, Yamada M. Magnetic reconnection in astrophysical and laboratory plasmas. Annual review of astronomy and astrophysics, 2009, 47: 291-332.

6.Shen Y, Yuchih H Y, Chen B. Energy extraction from a rotating black hole via magnetic reconnection: The plunging bulk plasma and orientation angle. Physical Review D, 2024, 110(12): 123010.

7.Shen Y, Yuchih H Y. Energy extraction from a rotating black hole via magnetic reconnection: parameters in reconnection models. Physical Review D, 2025, 111(2): 023003.

■ 作者簡介

關(guān)貫之

臺(tái)灣青少年科學(xué)發(fā)展協(xié)會(huì)理事長、臺(tái)灣標(biāo)本協(xié)會(huì)理事、前臺(tái)灣野鳥協(xié)會(huì)常務(wù)理事。

畢業(yè)于中興大學(xué)昆蟲學(xué)系，主要研究生物力學(xué)，發(fā)表有多篇白蟻生物學(xué)、生物力學(xué)論文。

致力于科普及科幻工作，科普漫畫于 2026 年在臺(tái)灣出版，科普文章見于多個(gè)科普期刊及網(wǎng)站。

以白蟻為題材的科幻作品《深螱》于 2022 年在臺(tái)灣出版，在忠泰美術(shù)館、臺(tái)師大美術(shù)館展出。

尉遲和妘

昆山杜克大學(xué)首屆本科畢業(yè)生、北京大學(xué)理論物理碩士。主要研究廣義相對(duì)論與宇宙學(xué)，目前研究橫跨廣義相對(duì)論與等離子體物理。

風(fēng)云之聲

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