科学猛人在中国出世界史上第一个人造黑洞诞生

小雪

10月15 日，《科学》杂志宣布，世界上第一个“人造黑洞”在中国东南大学实验室里诞生。不过，这个小型“黑洞”不仅不会毁灭世界，还能帮助人们更好地吸收太阳能。

11月7日报道 它有着“黑洞”之名，虽然尺寸“迷你”，但任何经过的电磁波或光，都不可能逃离它的引力。10月15 日，《科学》杂志宣布，世界上第一个“人造黑洞”在中国东南大学实验室里诞生。不过，这个小型“黑洞”不仅不会毁灭世界，还能帮助人们更好地吸收太阳能。

在宇宙中，黑洞吞噬万物，甚至包括光。人们乐意议论这种天体，因为它神秘、“性情”怪异：它身处宇宙最幽暗的地方，没有人能直接观测到它，而靠近它的任何物质，都会被无情地拖曳到它的深渊里，小行星、星尘、光波、时间，无一例外。

人们对黑洞这种天体感到好奇，但绝不会希望有任何一个黑洞接近自己，或我们的星球。然而现在却有一些科学家在自己的实验室里造出了“黑洞”，一个“迷你”黑洞。10 月15 日的《科学》杂志在介绍这种“人造黑洞”时建议，人们可以把这种“黑洞”装进自己的大衣口袋里。

制造出“人造黑洞”的是中国东南大学的一个研究组，崔铁军教授和程强教授是其中最主要的两位研究者。“实际上，我们做的黑洞不是严格意义上的黑洞。”在接受《外滩画报》采访时，程强教授对记者说。

实验室里的“人工黑洞”，目的当然不是为了将一个吞噬一切的“恶魔”装进口袋。据程强介绍，现在存在于东南大学毫米波国家实验室的“人造黑洞”，实际上是一个模拟装置，这种模拟装置目前可以吸收微波频段的电磁波，在未来，它还可以吸收光。但是除此之外，它并不能吸收任何实质的东西。“它只吸收电磁波，不吸收能量。”程强对记者说。

这是一个不具有危险性的“黑洞”，不仅如此，这种装置还能在未来用于收集太阳能。在这方面，“人造黑洞”将比世界上任何一种太阳能电池板都更高效。一些物理爱好者甚至为这种全新的装置设计了一些新功能，比如将它装置在航天器中的太阳帆上，或者用来吸收空气中游散的电磁波——因为手机和无线网络的普及，这种看不见的电磁波据说侵害了我们的健康，成为一种新的污染。

不过，制造“黑洞”的研究者却从来不想那么多，现在崔铁军和程强正在继续的，是如何把实验室里的装置变成样机，“实现工程化”。面对关于“人造黑洞”的各式各样的议论，程强认为， “成果公布以后，被许多国际媒体转载和评论，确实也大大出乎我们意料。从我们个人角度而言，只觉得这是一个比较有意义的工作。

实验室里的“黑洞”

“我觉得很惊奇，崔和程这么快就做出了‘人造黑洞’！”看到这个研究成果后，纳瑞马诺维说。

伊维根·纳瑞马诺维(EvgeniiNarimanov) 是美国印第安纳州西拉斐特市普渡大学的一名教授。今年年初，他和合作者亚历山大·基尔迪谢维(Alexander Kildishev) 一起，发表论文，提出了一种制造小型“黑洞”的理论和设计方案。他们的想法是通过模拟黑洞的一些性质，使在“人造黑洞”附近出现的放射性物质被吸引，然后螺旋式地进入“黑洞”中心。

“我们的确是受到他的论文的启发，但研究本身是我们独立完成的。”程强对记者说。之所以能这么快将之变成现实，是因为他们所在的实验室也一直从事着这方面的研究，在理论和实验两方面都积累了很多年的经验，实验过程中也用到了很多他们自己的独创性想法。

不过虽然名为“黑洞”，他们受纳瑞马诺维启发而造的“黑洞”，和真正存在于宇宙中的黑洞还是有大差别的，这种差别并不仅仅体现在质量的大小上。两种“黑洞”的原理其实并不一样。宇宙间的黑洞之所以能吞噬一切，是因为它质量巨大，而实验室里的“黑洞”，实际上是根据光波在被吸进宇宙黑洞时的性质，模拟出来的仪器，可以令光波接近时产生相似的扭曲，并被吸引。

也就是说，两种“黑洞”可以让附近的光波出现相似的“结局”，但是光波遇到的却并不是同一回事。

不过目前东南大学实验室里的“黑洞”，还只是适用于某些微波频率，比如人们常用的通信频率， 如GSM、CDMA 和蓝牙等，吸引光波还有待进一步研究，因为光波的频率更短，需要设计的“人造黑洞”尺寸也要更小些。

超强吸波装置

这样的“人造黑洞”，在未来可以用于发电。

“当电磁波遇到这台仪器，就会立刻被捕获，并且立刻被引入到仪器里，一直被吸进黑洞中心。没有电磁波可以逃离这个黑洞。”崔铁军向《科学美国人》杂志描述“人造黑洞”时说。在他们的仪器中，被吸入的电磁波在中心位置转化为热能。

根据《科学》杂志介绍，“人工黑洞”是一个直径22 厘米的装置。它有60 个同轴环，外层由40 个同心环组成。通过特别设计，研究组令同心环的从外到内的介电常数发生连续变化，而不同的介电常数，则能让电磁波的方向发生相应改变。

程强把这台仪器描述成“一个超强吸波装置”。可以这样联想，一台“人造黑洞”仿佛一台吸力强大的“吸尘器”，只要它所在的地方有电磁存在，那些电磁波或光波就会源源不断地被它收入囊中，不受任何其他外界条件的限制。

用于获取能源，这样一个超强吸波装置仿佛正在打开一座看不见却内容丰厚的“宝藏”，用它来吸收太阳能，不仅可以在任何天气里正常工作，甚至将之放入黑暗的宇宙里，它也能收集到同样多的电磁波或光波，并将之转化为热能。


崔铁军，男，生于1965年9月。1987年毕业于西安电子科技大学，获工程学士学位。1989年和1993年分别在西安电子科技大学获硕士及博士学位，后留校从事教学与科研工作。1993年11月破格提升为副教授。1995年至1997年，获得德国Alexander von Humboldt Foundation（洪堡基金会）的资助，在德国Karlsruhe大学作为洪堡学者进行合作研究。1997年至1999年，在美国University of Illinois at Urbana-Champaign作博士后Research Associate，并从2000年起，任该校的Research Scientist。2001年10月被聘为东南大学无线电工程系教授、博士生导师、教育部“长江学者奖励计划”特聘教授。现为东南大学毫米波国家重点实验室副主任、东南大学目标特性与识别研究所所长，国际著名刊物IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing的副主编（Associate Editor）。
近年来，崔铁军教授在计算电磁学及其快速算法、大型军用目标的精确电磁仿真、目标特性与目标识别、电磁逆散射与电磁成像、埋地散射体的探测与成像、微波毫米波天线与电路的全波分析、新型电磁媒质及其物理特性研究等方向上做出了系统而深入的研究，取得了一批创新性成果。目前负责的主要项目有：国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重大项目课题、国家重点基础研究发展计划（973计划）课题、教育部“创新引智计划”（111计划）项目、总装预研项目（多项）、海军装备部装预研项目、总装重点预研基金、国家自然科学基金（2项）、江苏省自然科学基金创新学者攀登项目、国家博士点基金、江苏省333人才基金、江苏省“六大高峰人才”基金等。
研制出具有自主知识产权的高频电磁散射国家代码（NESC）软件和精确全波电磁仿真软件（FASTEM），可以对飞机、汽车、坦克等军用目标进行快速、精确的电磁仿真。应邀在国际著名的出版社Artech House Publishers，John Wiley & Sons，及IEEE Press所出版的专著上共撰写了三个章节；在国际著名物理和光学类刊物（Physical Review Letters, Applied Physics Letters, Optics Letters, Physical Review B and E, Optics Express等）发表论文60余篇，在国际著名电子类刊物IEEE Transactions上发表论文40余篇，在其他国际核心刊物上发表论文40余篇。其中被SCI收录140余篇，被EI收录180余篇。研究成果左手媒质超级波导被Nature China（2007年9月刊）评为突出科学研究成果（Research Highlight）、椭圆形隐身大衣被《欧洲物理新闻》杂志（2008年6月刊）评为突出科学研究成果（Research Highlight）、任意形状电磁波集中器被美国《应用物理快报》以封面文章报道。曾获国际无线电联盟（International Union of Radio Science）青年科学家奖。
主要学术任职包括：国际著名刊物IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 的副主编；IEEE Antennas and Propagation Magazine编辑部成员； IEEE高级会员、国际无线电联盟会员。曾任中国电子学会青年工作委员会委员、中国电子学会微波学会场论与网络专业委员会委员、IEEE 天线与传播年会分会主持人、2004年大型国际会议电磁研究进展（Progress in Electromagnetic Research Symposium，PIERS）的技术委员会副主席、2005年亚太微波会议（Asian Pacific Microwave Conference, APMC）技术委员会副主席等。

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