2019-04-12 13:27:33 佚名

天方正大

1687年牛頓提出了萬有引力定律，證明了任何物體之間都有相互吸引力，而且這個力的大小與各個物體的質量成正比例，與它們之間的距離的平方成反比。因此萬有引力定律也同樣適用於黑洞這類超大質量的天體，可以說它是維持宇宙星系穩定運行的一種“力”。

而就在前天首張人類“拍”到的黑洞照片——M87超大質量黑洞照片的發佈會上，證實了愛因斯坦廣義相對論的正確性，因此說光的質量是零這種說法本身就是錯誤的，而只能說光沒有靜止的質量。那麼黑洞是如何吸住光的呢？

在回答這個問題之前，我們先來講一下為何從地球上發射圍繞地球作圓周運動的人造衛星需要達到第一宇宙速度，而探索月球或火星等天體的航天器則要達到第二宇宙速度，其實這與地球的引力存在直接的關係，因此航天器要脫離地球引力的束縛則其速度需要大於或等於地球的逃逸速度（11.2km/s），而黑洞也有其自轉速度，日本科學家測算的黑洞自轉速度約為光速的22%，約66000km/s，且自轉速度與黑洞的質量大小關係不大，約為地球自轉的14萬倍，而黑洞的逃逸速度要比光速大。

然而我們都知道，在均勻的介質中光是沿著直線傳播的，由於黑洞質量超大，因此其對於周邊物質所產生的引力也巨大，這種巨大的引力能夠扭曲時空，這扭曲的時空就好比是油鍋上方虛晃成“波浪”的圖像一樣，而且越往黑洞的中心扭曲的更厲害，以至於出現“旋渦”，也就是一個“奇點”，當光線進入黑洞後就會在扭曲的時空內穿行直至進入了擁有絕對質量的“奇點”這個“死衚衕”裡再也出不來而已，因此不是黑洞吞沒了光，而是光在黑洞裡“迷路”了。

以上講了這麼多，你對黑洞是如何吸住光這個問題了解了嗎？歡迎留下你的心得體會！

地理那些事

如果根據牛頓萬有引力定律，重力對質量為零的粒子沒有作用，所以重力不會影響光。事實上，根據牛頓的萬有引力定律，黑洞就不應該存在，無論引力有多強，光總是能夠逃逸的。然而，牛頓萬有引力定律只有在某些情況下是正確的，當粒子的速度比光速慢得多和引力很弱時。當研究黑洞的工作原理時，需要考慮更普遍的引力定律，也就是愛因斯坦的廣義相對論。

根據廣義相對論，引力不是一種力！而是時空中的一種扭曲，任何大質量物體都會扭曲它周圍的時空，質量越大，時空扭曲越厲害（上圖）。引力影響任何有能量的東西，廣義相對論中的引力源被稱為應力-能量張量，包括能量密度、動量密度、能量通量、動量通量（包括剪應力和壓力）等。雖然光沒有靜止質量，但它仍然有能量，因此在廣義相對論中會受到引力的影響。因為E=mc2，質量貢獻了大量的能量——所以，質量大的物體有很強的引力場，其他項可以忽略不計，這就是為什麼牛頓引力定律如此有效的原因。

所以當光穿過一個大質量物體周圍扭曲的時空時，看起來是會發生彎曲，但其實只是大質量物體周圍的時空扭曲了，光線在這個彎曲的時空中還是沿著一條直線傳播。光還是走了最短的路徑，雖然看起來有點彎曲，像是影響了光的運動。而黑洞這使空間彎曲成一個點，因此，光其實沿著“直線”進入黑洞的。

上圖的引力透鏡效應的觀測驗證了愛因斯坦廣義相對論的正確性。

總結一下就是：牛頓認為在沒有其他力的作用下，物體會沿直線運動；愛因斯坦接道，是這樣的，但是直線在彎曲的空間中不是直線。

科學閏土

解釋一

對於光子質量的定性問題，目前科學界主流意見是這樣的：

根據愛因斯坦相對論的解釋，光子不具有靜止質量，也就是題主說的“零質量”；但是光子是具有動質量的，有一個“光壓”實驗就可以對光子動質量的說法進行佐證（光壓即因光的照射對物體表面產生的壓力，1901年由俄國物理學家列別捷夫首次測量到，雖然光壓極其微弱，但仍然能被測量到，這就表明運動的光子是具有動能的，自然也就存在動質量）。

所以，在黑洞強大的引力效應下，具有動質量的光被“吸住”也就不難理解了。

解釋二

也有部分科學家一直反對愛因斯坦相對論中關於“動質量”的說法，他們表示運動的物體會隨著速度增加而質量變大這回事是不可理喻的，他們認為質量是物質的固有屬性，質量不會因為物質的狀態改變而發生變化。

不可否認，這類說法也有一定的道理，那麼如果按照這個邏輯，也就是題主說的“零質量”的光子，如何解釋黑洞吸引光這回事呢？

我想，即使站在這類“零質量”光子觀點的立場上，也還是可以解釋的。

依然是通過愛因斯坦的廣義相對論理論來解釋：

廣義相對論中提到，質量物體會引起其周圍時空的彎曲，質量越大時空彎曲得越厲害。如何理解這種“彎曲”呢，我們可以這樣想象，把一個魚缸裡的水看成是時空，把一團壓縮的海綿看成是質量物體，當把海綿放到魚缸中後，會看到周圍的水（時空）會向海綿匯聚，海綿吸水能力越強就相當於物體的質量越大，這個過程就類似於質量物體使其周邊時空發生彎曲的現象。

那麼對於黑洞而言，因為其質量極大，對時空的彎曲也極為厲害，特別是在以黑洞為中心，向外延伸的某個範圍內（也就是專業術語所謂的：事件視界）時空完全向黑洞縮聚（可以理解為時空在這個範圍內被黑洞彎曲成了一個向內閉合的“球殼”），所以一旦任何物質運動到了這個範圍內，就再也“逃”不出去了，因為這個範圍內的空間就沒有向外的出路。

那麼，按照以上的理解，“零質量”的光就是這樣被黑洞“吸住”的。

如果以上解答消除了大家對此類問題的疑惑，歡迎大家關注“阿怪看世界”頭條號，阿怪會持續推出各類原創科普文章以及分享阿怪對世界的認知。

阿怪看世界

這個問題很有意思，因為很多人都知道黑洞可以將光線吸納進去，但是卻很少有人去質疑為什麼光會被吸納，畢竟光是沒有質量的，是不受萬有引力的影響的。

其實，如果沒有看到這個問題，那麼小才女還真沒意識到這一點，看到後才瞬間明白，光無法逃逸出黑洞的原因，個人的觀點認為，這並不是因為黑洞奇點擁有超大的質量從而使得其視界範圍內擁有無限大的引力而使得光線被引力吸納，進而導致光線無法逃逸的。那麼光線無法逃逸黑洞的根本是什麼呢？那就是時空的彎曲。

有人應該會知道愛因斯坦一個關於時空的預言，那就是其他恆星發出的經過太陽附近的星光會因為太陽引力的緣故而使得光線產生彎曲的現象。這預言的本質就是因太陽質量過大而導致的時空彎曲，後來經過科學的觀察發現，愛因斯坦的這個預言是正確的，大質量天體的存在會使得天體周邊的時空產生彎曲，同樣，在黑洞附近的時候也是如此的。

黑洞的視界之內，由於時空彎曲的弧度已經嚴重到捲曲到了其視界範圍之內，實則光線射進了黑洞視界內後，並非是被黑洞強大的引力吸納的，而是由於其視界內的時空彎曲到光線根本無法再折射出來，而被誤認為光線是被黑洞吸納的假象。其實，光線本身的走向是在時空內傳播，空時怎麼彎曲，光線也就怎麼彎曲怎麼走了。

民科小才女

光的零質量是指它沒有靜止質量，但它仍具有相對論質量，畢竟只要用結合質能方程和能量子假設E=hv，即可求出相對論質量。但實際上問題的關鍵點在於：萬有引力定律和廣義相對論是兩種完全不同的引力理論，從本質上二者對引力的描述是不一樣的。

在相對論之前，實際上早有科學家計算過光線被太陽引力吸引而偏折的角度，不過我們要注意：計算的前提是承認光子具備質量的（只需承認光子具備質量，而不需具體的表達式，因為這個質量在計算中會直接消去），也就是牛頓力學中的質量，之後在利用萬有引力定律即可求出偏折角度。

而且有意思的是，利用萬有引力定律計算出的偏折角，和愛因斯坦在廣義相對論完整提出前的計算結果基本一致，雖然過程看上去並不相似，那時愛因斯坦還沒有將時空彎曲的因素考慮在內。

那麼在廣義相對論中，黑洞是如何吸住光的呢？簡單來說，我們不要講引力當做力來看，而是時空彎曲的體現，光實際上都在走所謂的測地線，也就是最短路徑，在平直時空裡，這個路程就是直線，而時空彎曲後，光的路線在我們看來也就跟著“彎”了，雖然從光本身的角度而言，它一直走的最短路徑。

總的來說，牛頓的萬有引力定律只是廣義相對論的弱場近似；與其說光被黑洞吸住，不如說光線掉進了黑洞“迷宮”，永遠走不出來。

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賽先生科普

承邀

世界上沒有所謂的曲與直，正如哲學家所說的世界上沒有所謂的對與錯。光束經過特殊情況的時空，為什麼彎曲不見（被吸引）了呢？這個情況不與光束有無質量有關。愛因斯坦這傢伙認為：物質被引力吸引不是因為它具有質量，而是它走入了一個彎曲的時空，是時空導引了它的運動軌跡。那麼是什麼東西引起時空彎曲才與質量有關，認為是質量把時空彎曲了，就象一個鋁球壓凹了床墊。

正因為這一荒唐理論，讓這個本來荒唐的世界更加混亂。從愛因斯坦偏執腦子裡，把直線飛馳的馬車也看成直線運動。其實他忽略了所有馬車行駛在球狀的地球上，無論道路怎麼樣筆直，也是一個圓，就如赤道，在愛因斯坦這個笨蛋眼中是一條直線，但如果我們站在地球之外看赤道，恰恰是一個圓。科學界信奉愛因斯坦胡說光束永遠直行，無需介質傳播，但卻忘記了是時空就是介質，而且這個時空是隨機的，永遠不是平直的。

我們看著直線向前行的汽車離我們遠去漸漸消失看不見了，並不是汽車被地球引力吸入地獄，而只不過是它沿著彎曲地面行駛到海岸線下而己！

世界上沒有直線運動，光束也是。

世界上沒有引力，是特別的時空讓物體改變了運動軌跡。

黑洞不是一個天體，它是一種特殊的空間現象，渺小的人類永遠看不透偉大的宇宙，正如完美的自然永遠不能滿足貪得無厭的人類。

自由媒體

大家都知道，電與磁的關係。用右手拇指向上其餘4指緊握的方式，比作一線圈時，該線圈一旦按4指方向為電流方向通電時，向上的拇指方向為北極，逆拇指指向的方向為南極。

近日全世界公佈的黑洞，與上述電磁的原理所類似，只不過黑洞是一個超大的、永動的、同樣具有超大磁場、超大電流的“線圈”。

有黑洞（黑色區域），其相反方向便有白洞（白色區域）。黑洞是超大線圈的南極，超大的“南極”超快的速度吞噬包括光在內的一切物質。而白洞是超大線圈的北極，其功能與南極等同，只不過方向相反（拋物），相當於人類所見的太陽那樣永不停息地向太空拋出萬丈射線和萬丈光芒。

至於黑白洞的起源，是宇宙大爆炸所形成也能說得通。

本人憑自己的瞎想，胡說一通，讓朋友們一笑了之。謝謝大家！

誠心誠意7234

首先光不是什麼實物粒子，光是電磁波的一種。它的傳播需要真空介質，真空介質實際上就是空間幾何。光的運動是能量在介質的振動傳播，並不是光的實體在移動。因此光的運動其實是會受到空間幾何的影響，光的運動路徑體現了該時空的空間幾何和時空的性質。

關於空間幾何，在牛頓時代認為時空是絕對的，時間與空間相互獨立。空間幾何像數學裡的三維空間座標都是絕對的垂直的，是永遠不變的。就是歐幾里得幾何，平行線是不會相交的。

但是到了愛因斯坦的廣義相對論時代，對時空和空間幾何的看法變了，認為時空不是絕對的，時間和空間是一體的，沒有絕對的時間和空間。時空幾何其實就是引力場的分佈，因而時空幾何是一個非歐幾何，平行線可以相交。

“平行線可以相交”這個例子其實可以在日常生活中發現，如果我們在地球上建造一個500米寬度的大型建築，兩個相距500米的柱子都是用鉛垂線來測量的，均垂直於地面，地面的水平面用水平尺來測量。那麼按(歐幾里得幾何)道理這些柱子都應該是平行的，但是實際上這些柱子是指向地球的球心位置，因此這些柱子是不平行的，最後會相交。同樣建築的地面看上去是水平的，如果用激光測量地面，中心要高於兩邊，水平的地面其實是一個球面，這就是地球引力場的分佈幾何造成的。

其實激光的線路也不是完全是直的，也是弧形的！宇宙中找不到也造不出一根數學裡的絕對直線，只有近似的直線。

這個原理結合狹義相對論被愛因斯坦推廣到了宇宙，創立了廣義相對論，就是空間幾何其實是引力場分佈的幾何，是非歐幾何。空間是可以彎曲的，沒有絕對的時間和空間，宇宙是時間與空間組成的四維時空幾何。

黑洞是廣義相對論計算出來的特殊空間的特殊物質，是一個密度極大體積為零的特殊物質（它應該是四維物質）。在哪裡空間幾何被極度彎曲，導致光被困在黑洞視界內的空間幾何裡，而不是因為光的質量被黑洞的引力所吸引引起的。

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