Could we steal the power of a black hole? - Fabio Pacucci

Translator: Morteza Mousavi Reviewer: Leila Ataei

Imagine a distant future when humans reach beyond our pale blue dot,

آینده دور را تصور کنید که انسان فراتر از نقطه آبی کمرنگ ما برود،

forge cities on planets thousands of light-years away,

شهرهایی در سیاره‌هایی با هزاران سال نوری فاصله بسازند،

and maintain a galactic web of trade and transport.

و یک شبکه کهکشانی تجارت و حمل‌ونقل ایجاد کند.

What would it take for our civilization to make that leap?

چه کاری برای این جهش نیاز است؟

There are many things to consider— how would we communicate?

موارد زیادی را باید درنظر گرفت-- چگونه باهم ارتباط برقرار کنیم؟

What might a galactic government look like?

یک دولت کهکشانی چگونه خواهد بود؟

And one of the most fundamental of all:

و یکی از اساسی‌ترین پرسش‌ها:

where would we get enough energy to power that civilization—

چگونه می‌توانیم انرژی کافی برای چنین تمدنی

its industry, its terraforming operations, and its starships?

صنعتش، فعالیت‌های شگفت‌انگیزش و کشتی‌های فضایی آن بدست آوریم؟

An astronomer named Nikolai Kardashev proposed a scale

اخترشناسی به نام نیکولای کارداشوف مقیاسی را

to quantify an evolving civilization’s increasing energy needs.

برای تعیین میزان نیازهای فزاینده انرژی تمدن درحال تکامل پیشنهاد کرد.

In the first evolutionary stage, which we’re currently in,

در اولین مرحله تکاملی، که درحال‌حاضر در آن هستیم،

planet-based fuel sources like fossil fuels,

منابع سوختی سیاره‌ای مانند سوخت‌های فسیلی،

solar panels and nuclear power plants

پنل‌های خورشیدی و نیروگاه‌های هسته‌ای

are probably enough to settle other planets inside our own solar system,

احتمالا برای استقرار در سیارات دیگر داخل منظومه شمسی کافی است،

but not much beyond that.

اما برای فراتر از آن کافی نیست.

For a civilization on the third and final stage,

برای تمدنی در سومین و آخرین مرحله،

expansion on a galactic scale would require about 100 billion times

توسعه در مقیاس کهکشانی حدود ۱۰۰ میلیارد برابر بیشتر از

more energy than the full 385 yotta joules our sun releases every second.

۳۸۵ یوتا ژولی که خورشید ما در هرثانیه آزاد می‌کند نیاز است.

Barring a breakthrough in exotic physics,

به جز پیشرفت عظیم در فیزیک خارجی،

there’s only one energy source that could suffice:

تنها یک منبع انرژی وجود دارد که می‌تواند کافی باشد:

a supermassive black hole.

یک سیاه‌چاله بزرگ.

It’s counterintuitive to think of black holes as energy sources,

شاید فکر کردن به سیاه‌چاله به‌عنوان منبع انرژی احمقانه به نظر برسد

but that’s exactly what they are, thanks to their accretion disks:

اما به لطف قرص‌های برافزایشی، آن‌ها دقیقا همان‌چیزی است که فکر می‌کنیم:

circular, flat structures formed by matter falling into the event horizon.

ساختارهای دایره‌ای و مسطحی که

Because of conservation of angular momentum,

در اثر افتادن ماده در افق رویداد شکل می‌گیرند.

particles there don’t just plummet straight into the black hole.

به علت حفظ حرکت زاویه‌ای،

Instead, they slowly spiral.

ذرات مستقیم به سیاه‌چاله سقوط نمی‌کنند.

Due to the intense gravitational field of the black hole,

درعوض، آن‌ها به آرامی دور آن می‌چرخند.

these particles convert their potential energy to kinetic energy

به‌دلیل شدت گرانش سیاهچاله،

as they inch closer to the event horizon.

این ذرات با نزدیک شدن به افق رویداد،

Particle interactions allow for this kinetic energy

انرژی پتانسیل خود را به انرژی جنبشی تبدیل می‌کنند.

to be radiated out into space

فعل و انفعالات ذرات باعث می‌شود این انرژی جنبشی

at an astonishing matter-to-energy efficiency:

با بازده حیرت‌انگیز ماده به انرژی به فضا تابانده شود:

6% for non-rotating black holes, and up to 32% for rotating ones.

۶ ٪برای سیاه‌چاله‌های غیرقابل چرخش و تا ۳۲٪ برای سیاه‌چاله‌های قابل چرخش.

This drastically outshines nuclear fission,

شکافت هسته‌ای درحال حاضر کارامدترین مکانیسم

currently the most efficient widely available mechanism

برای استخراج انرژی از جرم است

to extract energy from mass.

و قویاً از بقیه روش‌ها برتری دارد.

Fission converts just 0.08% of a Uranium atom into energy.

شکافت تنها ۰/۰۸ ٪‌از اتم اورانیوم را به انرژی تبدیل می‌کند.

The key to harnessing this power may lie in a structure

کلید استفاده از این قدرت ممکن است در یک ساختار نهفته باشد

devised by physicist Freeman Dyson, known as the Dyson sphere.

که توسط فزیکدان فریمن دایسون، معروف به کره دایسون طراحی شده باشد.

In the 1960s, Dyson proposed that an advanced planetary civilization

در دهه ۱۹۶۰، دایسون پیشنهاد کرد که یک تمدن سیاره‌ای پیشرفته

could engineer an artificial sphere around their main star,

می‌تواند یک کره مصنوعی اطراف ستاره اصلی‌اش مهندسی کند،

capturing all of its radiated energy to satisfy their needs.

و تمام انرژی تابش شده آن را برای تامین نیازهای آن‌ها تصرف کند.

A similar, though vastly more complicated design

یک طراحی مشابه،گرچه پیچیده‌تر

could theoretically be applied to black holes.

از نظر تئوریک می‌تواند در سیاه‌چاله‌ها اعمال شود

In order to produce energy, black holes need to be continuously fed—

برای تولید انرژی، سیاه‌چاله‌ها باید به طور مداوم تغذیه شوند

so we wouldn’t want to fully cover it with a sphere.

بنابراین ما نمی‌خواهیم آن را به طور کامل با یک کره بپوشانیم.

Even if we did, the plasma jets that shoot from the poles

حتی اگر این‌کار را می‌کردیم، جت‌ها پلاسمایی که از قطب‌های مختلف

of many supermassive black holes

به سیاه‌چاله‌های عظیم شلیک می‌شوند،

would blow any structure in their way to smithereens.

هرسازه‌ای را که در مسیر عبور آن‌ها باشد را از هم می‌پاشند

So instead, we might design a sort of Dyson ring,

بنابراین ممکن است ما نوعی حلقه Dyson طراحی کنیم،

made of massive, remotely controlled collectors.

که از جمع‌کننده‌های عظیم کنترل از راه دور ساخته شده باشند.

They’d swarm in an orbit around a black hole,

آن‌ها می‌توانند دور مداری از یک سیاه‌چاله

perhaps on the plane of its accretion disk, but farther out.

شاید به دور صفحه تجمع آن‌ها، اما دورتر از آن بچرخند.

These devices could use mirror-like panels

این دستگاه می‌تواند از صفحه‌ای آینه‌ مانند

to transmit the collected energy to a powerplant,

برای انتقال انرژی جمع شده به نیروگاه،

or a battery for storage.

یا باتری برای ذخیره استفاده کند.

We’d need to ensure that these collectors are built at just the right radius:

ما باید اطمینان پیدا کنیم که جمع‌کننده‌ها در شعاع مناسب ساخته شده‌اند:

too close and they’d melt from the radiated energy.

اگر خیلی نزدیک باشند، آن‌ها از انرژی تابش شده ذوب می‌شوند.

Too far, and they’d only collect a tiny fraction of the available energy

اگر خیلی دور باشند، آن‌ها بخش کوچکی از انرژی موجود را جمع‌آوری می‌کنند.

and might be disrupted by stars orbiting the black hole.

و ممکن است به‌علت ستاره‌هایی که به دور سیاه‌چاله می‌چرخند دچار اختلال شوند

We would likely need several Earths worth of highly reflective material

برای ساختن سیستم کامل علاوه بر

like hematite to construct the full system—

چند سیاره متلاشی شده دیگر برای ساخت ربات‌ها لژیون ساختمانی

plus a few more dismantled planets to make a legion of construction robots.

به چندین ماده بسیار بازتابنده مانند هماتیت به ارزش زمین نیاز خواهیم داشت.

Once built, the Dyson ring would be a technological masterpiece,

حلقه دایسون پس از ساخته شدن، یک شاهکار تکنولوژیکی خواهد بود.

powering a civilization spread across every arm of a galaxy.

و به تمدنی که در سراسر بازوی کهکشان گسترش یافته است، قدرت می‌دهد.

This all may seem like wild speculation.

این‌ها همه ممکن است گمانه‌زنی خام به نظر برسد

But even now, in our current energy crisis,

اما حتی اکنون ، در بحران انرژی فعلی،

we’re confronted by the limited resources of our planet.

با منابع محدود کره زمین مواجه شده‌ایم.

New ways of sustainable energy production will always be needed,

راه‌ها جدید تولید پایدار انرژی همیشه نیاز خواهد بود

especially as humanity works towards the survival

خصوصا وقتی که بشریت برای بقا

and technological progress of our species.

و پیشرفت تکنولوژیکی گونه ما تلاش می‌کند.

Perhaps there’s already a civilization out there

شاید درحال‌حاضر تمدنی وجود داشته باشد که

that has conquered these astronomical giants.

این غول‌های نجومی را فتح کرده باشد.

We may even be able to tell

حتی ممکن است با دیدن نور سیاه‌چاله آنها

by seeing the light from their black hole periodically dim

که به طور دوره‌ای تکه تکه‌های

as pieces of the Dyson ring pass between us and them.

حلقه دایسون بین ما و آن‌ها تاریک می‌شود، قادر به تشخیص آن باشیم.

Or maybe these superstructures are fated to remain in the realm of theory.

یا شاید سرنوشت این ابرسازه‌ها به صورت تئوریک باقی بماند.

Only time— and our scientific ingenuity— will tell.

فقط زمان و نبوغ علمی ما این را نشان خواهد داد.