第1个回答 2022-06-02
光没有静质量,不会受到引力作用。但按照爱因斯坦的广义相对论,引力场中的时间-空间不再是平坦而是弯曲的。爱因斯坦早就预言,当光线经过太阳这样的恒星就会发生偏折,爱丁顿等就通过天文观测验证了相对论的预言。对于黑洞这样大质量和强引力的天体,更是会造成强烈的时空弯曲,导致光线因为时空的弯曲而无法逃逸。
黑洞是密度极大的天体,巨大的质量和强大的引力使得其表面的逃逸速度大于光速,包括光在内的所有都无法逃逸。根据相对论,当大质量天体坍缩时,其表面的时空会发生弯曲,一旦坍缩到黑洞这样的致密程度,黑洞就相当于时空中的一个奇点,黑洞表面的时空已经弯曲的连光线都无法逃脱了。
人们也把黑洞周围逃逸速度等于光速的界面称为视界,物质和光等辐射只能从视界外进入黑洞,而无法从视界中逃脱。所以黑洞的视界就是分割线,以内的物质和信息都无法向外传递。除了霍金预言的黑洞辐射之外,黑洞就是这样只吃不吐的家伙。
牛顿的万有引力定律告诉我们,有质量的物体之间会产生引力作用。而光子的静止质量为零,但它们却会被黑洞的引力所束缚住,这用万有引力定律无法解释。而且,万有引力定律也不能预言黑洞的存在。
原因很明显,牛顿的引力理论有局限性,无法解释上述现象,所以还有比它适用范围更广的引力定律。鉴于此,爱因斯坦在1916年创立了广义相对论,这个理论直到现在还是适用范围最广的引力理论。
广义相对论指出,引力其实是物体弯曲时空所表现出的几何效应,而非是物体之间的吸引力。如果一个质量体弯曲空间,那么,即便是没有静止质量的光子从附近经过也会沿着弯曲的空间运动,从而表现出引力作用。当年,爱丁顿正是利用背景星光经过太阳附近所表现出的偏转现象来证实广义相对论。
从广义相对论的引力场方程中可以推导出,宇宙中存在着可以束缚住光的特殊天体—黑洞。由于黑洞的质量都在一个奇点中,这会使周围某一范围内的空间发生极大幅度的弯曲。如果光进入黑洞的弯曲空间中,将无法从弯曲空间中逃脱出来,这样看起来就像光被黑洞的引力吸引住一样。
广义相对论非常成功,它还预言了物体在空间中加速运动会辐射出引力波。在爱因斯坦做出这个预言整整一百年之后,物理学家终于通过双黑洞合并事件直接证实了引力波的存在。
要讨论黑洞,最严谨的语言是「空间」。用「引力」讨论黑洞,虽然非常方便、直观,但却容易陷入这个问题一样的逻辑之中。
用空间的语言看黑洞,那光线就不是被黑洞吸住的,而是光自己就不向外运动。
光会沿着「测地线」长度的极值运动。所谓测地线,就是「直线」的一种推广。在平直的空间中,比如一个平展的桌面上,两点之间最短的距离,就是直线。所以说,在平直空间中,光在均匀介质中走直线。
而在扭曲的空间中则不一样,举个常见的例子:如果你观察北半球的飞机航线,从中国飞到美国,总会先向北,然后再向南。很多人不理解为什么。
其实这时因为这条航线最为节省时间。
地图的空间实际上是扭曲了的,而这个弯曲的航线却恰恰就是地图上的测地线。
黑洞也会扭曲时空,而光线在扭曲了的时空中运动,仍然会按照测地线来运动。问题是,黑洞视界内的测地线不与外部相交,光也就无法逃出黑洞。
问得即是。一直以来,人们都相信科学家说的:“光没有静止质量”。如果光真的没有静止质量,那它也应该没有运动质量了。如果光没有质量,那黑洞是如何吸引住光的呢?
我们应该知道,没有质量的东西,它既不能吸引其他物质,也不被其他物质所吸引。因为物质之间的引力源于电子的极性(异性)电荷力。
光,它本不神秘。神秘的是人类不能直接看到一个个电子。
你不管把光看成什么,但不能忽视掉以下现实状况:光是能够运动的;光子是被其他物质运动所激发运动起来的;光是能够被其他物质(天体)所吸引的;光是能够被物体反射的;光是能够穿透一定厚度物体的;光是能够形成电磁波的;光是能够促成光电效应的(使其他物质上的电子运动起来而成为电流或电磁波的);光反射到人的视器能有光感的;光撞击到人体是能够感觉到它的温暖的。 如果你承认以上事实,就得接受光的媒介物是物质的。
光到底有没有运动质量和静止质量呢?回答是:都有。光是由一种看不见的物质——电子所组成的基本粒子流。在诸如化学反应过程中会离析(激发)出大量电子,具有一定密度的电子在向周围空间高速逃窜中产生电子脉动压力波,这就是光或电磁波的一方面来源方式和途径。
光电子在高速运动过程中,如果碰到其他物体,要么被迫返回(反射),要么一头扎进物体内部或穿透该物体。由于普通光是一种电子数量密度和压力动能(速度)处于相对比较低的物质流。它不像埃克斯光那样具有穿透力比较强的运动动能。所以,普通光能够被物体反射,从而给我们带来光和热的感觉。
由此可见,电子运动起来就成为了光,这个光是有质量的。如果光受到其他物体的不断阻挡,光电子最终会停止运动而成为静电子,并附着于物体之上。然尽管这个电子静止了下来,它却依然是有质量的。所不同的是,光电子静止下来后,就不再见到光了,也不能继续称它为光了。也许正因为如此,才把人们搞得误以为光没有静止质量的呢。
光子,无论是处于运动状态还是静止状态,它自始至终是物质,并且是有质量的。所以黑洞能吸引住光。今后如果你继续相信光没有质量。恐怕就连黑洞也不同意嘞。
看了几个答主的解答,作为民科摄影爱好者提出一些疑问:引力是什么?正统回答是质量引起的时空弯曲的表现。那么大部分人理解的是由于质量导致的空间弯曲,原来两个在直线两端的物体,由于空间弯曲距离一下就近了,哦这就是引力或引力的表现?拿牛顿的苹果来说,地球质量大引起了空间的弯曲,那么一个静止的苹果在没有外力的作用下,空间弯曲就可以让其加速运动向地球跌落吗?推理跟平整的空间一样,弯曲的空间也是基本固定的,在平整的宇宙空间里一个静止的物体如果没有某种力他是不会动的,怎么一个弯曲的空间就可以让物体动起来,明显违背逻辑。还有很多科普用图里这种蹦床做演示,说中间放了大球,布被压变形了,小球就会自然而然的靠过去了,这就是引力哦⊙∀⊙! 引个毛线力,小球靠过去是地球引力让他滑到大球旁边的,与大球引力一毛钱关系都没有。所以,空间弯曲导致引力现象说就是胡扯,但是时空弯曲说有可能,时空不等于空间,为什么说时空弯曲说有可能。先说二维,我们的宇宙不存在二维的空间或物质,二维的是三维的投影或者表面,抽象来想二维空间你想分割,比如大饼你只需要在平面上切即可,那么一个西瓜你只是沿着表皮划一圈,西瓜能分开吗,你需要往另外一个维度切。还看原来那张图,引力蹦床的核心其实是二维结构被三维一个引力扭曲后,小球沿着三维的路径,向引力点运动,那么三维宇宙中的苹果如何向地球跌落呢?是因为在四维(时空)中的引力点扭曲了三维结构,小球沿着四维路径,向引力点运动,那么这个四维时空是什么?时间和空间,时间是什么,时间是熵增流向,就像热传导一样,热量总是从温度高的向温度低的传导,引力是什么就是这个熵增的过程,熵增场熵增力,大质量的物体地球吸引小一点的物体苹果,苹果坠地熵增结束归于混沌平衡,小行星受到太阳吸引坠入太阳,与太阳融为一体混沌平衡,银河系和仙女座星系相互吸引融为一体熵增结束混沌平衡。
实际上在广义相对论中已经没有引力这种东西了。
取而代之的是空间弯曲。黑洞由于庞大的质量,将周围的空间弯曲,而光线原本在平坦空间上走的是一条直线,但由于空间弯曲了,自然而然的就变成了一条曲线(只是看上是一条曲线,其实光线一直在走着最短路径)
↓“爱因斯坦环”↓
也就是说,物体间的引力只是空间弯曲的外在表现而已。至于光线在空间中走的路径,被称为测地线,也就是最短路径。比如在平坦空间(即欧几里得几何),最短路径就是一条直线,这个大家都能理解,而到了弯曲空间,这条最短路径看上去就不再笔直了。
对于黑洞这种极端天体,它将周围的空间极度弯曲,以致于形成了一圈叫做事件视界的边界,在这边界以内没有任何物体能够逃出去,其中就包括光。这也是题目中所说的黑洞把光给吸住了。
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黑洞不是吸引了光,光严格意义上也不是“直线传播”,引力按照现代科学的解释是“时空弯曲”,光在时空中穿行也自然只能沿着“弯曲”的路线。
黑洞是一类引力十分巨大的天体,在一些大质量天体演化后期,没有任何力量可以抵抗物质的引力受损,当天体直径缩小到“史瓦西半径”,它就会变为一个黑洞。由于黑洞的密度非常大,体积就相对比较小,因此会造成很严重的时空弯曲,使得“视界内”的光也无法逃逸,因为视界内的时空弯曲使得光被“困住”了。所谓视界是指一个事件刚好可以被观察到的那个时空界面。
时空弯曲不是完全的理论,宇宙中的一些现象可以支持这样的说法。在银河系或者其他星系中央地带,可能存在某些质量非常大的天体,造成周围时空弯曲很厉害,于是就发生了一类奇特的现象,不仅可以看到周围一些天体的“正面”,还可以看到它们的“背面”。正是因为从天体背面发出的光沿着弯曲的时空传播,被分散出来的那一部分,就成了人类观察这类奇妙现象的基础。
在太阳系中观测太阳系外的天体,观测到的位置也会受太阳造成的时空弯曲影响,与真实的天体有一定差别。光在时空中沿着最短的路线传播,而弯曲的时空中最短的路线自然也是弯曲的。时空的本质还需要人类继续 探索 ,还拥有很多神奇的现象等待人类观测、研究。
光的确没有静质量,也不会受到引力作用。不过光不受引力作用并不是因为光没有质量,而是压根没有什么引力。 爱因斯坦的广义相对论认为引力只不过是时空弯曲的几何效应,大质量物体使周围时空弯曲,小质量物体在弯曲的时空沿着“测地线”运动。
就象地球绕着太阳转,好象是受到太阳的引力,实际上是太阳使周围空间弯曲,地球只不过沿着弯曲的空间尽量做最短行程的运动。真所谓“物质告诉时空如何弯曲,时空告诉物质如何运动”。
同样黑洞也并没有吸住光,是黑洞的巨大质量造成周围时空极度弯曲收缩。
任何物体只要进入黑洞区域,所走的路程也是沿着这个极度弯曲的时空做“测地线”运动最终进入黑洞深处,光也不例外,在黑洞“视界”以里,光也会沿着通道进入黑洞深处,在“视界”位置上的时空弯曲程度变轻,这个位置的弯曲轨道开始向外开放,因此有的光线沿着开放的轨道运动向周围散射开来,这样我们就能观察到了。
光自始至终从来没有被黑洞吸过,它只不过是一直沿着弯曲的时空做“测地线”运动,只不过在黑洞的不同区域运动的“轨道”不同而已。
首先,众所周知,至今无实验证明光子静止质量为0,只是我们只是推算光子静止质量为0而已,主要理论依据是:静止质量是指取一个特定的惯性参考系,相对此惯性参考系,物体静止,在此状态下测得的物体质量。运动物体的质量随着其运动速度增加而增大。速度的平方除以光速的平方,这就是将速度与质量关联起来的因子。所以如果物体做低速运动,那么其质量的增加就非常小;然而如果物体运动的速度接近光速,那么其质量的增加就非常巨大。从公式可以看出,任何速度增加接近于光速运动的物体的质量都趋近于无穷大,因此,实体物体不可能达到或超过光速。
可是,光子质量如果真的为零、那么大自然为什么还要使它每秒速度正好为三十万公里呢?为什么不是更快或者趋近于无穷大呢?因为光子确实拥有一个有限的运动质量,而非无穷大。
质量的定义就是物质的多少,与它动不动没有丝毫关系。所以我们要作的就是称量它。至于用哪个公式那是科学家们的事,但方向性的东西不能动摇。方向性的东西就是它有能量,必然有质量。没质量的能量存在是个神学问题,而非科学问题。
再有,黑洞质量大到连光都无法逃逸,那么换言之就是黑洞的逃逸速度大于光速,我们现代物理学认为光速是无法超越的速度,不存在超光速,那么黑洞的逃逸速度这个数值虽然没有被算出来,但是肯定是超光速的一个数值,而且不会是无穷大,既然有这个数值存在,那么,我们现在公认的“无法超越光速、光子没有质量”的认知绝不是宇宙终极真理,只是我们人类现在的认知极限而已。
光子没有静质量,但是拥有动质量,质量大小是hv/c2。动质量和静质量都是质量,都具有同样的属性。所以光子也会受到引力作用,虽然引力不能够改变光子的速度,但是却可以改变光子的路径。当然了,这是从光子动质量方面来解释黑洞是如何吸住光子的。
从另外一方面来看,相对论指出质量可以导致时空弯曲,特别是一些大质量天体周围的时空更是弯曲的严重,光线经过其旁边时都会弯曲。而在黑洞视界之内,空间已经完全扭曲,几乎是一个完全封闭的空间。所以,光线一旦进入到黑洞之内就是有进无处的。
故而,光子虽然没有静质量,但是它仍然会被引力所束缚。