光沒有質量那就沒有引力,黑洞是如何吸引住光的?

科學黑洞


要說是黑洞的萬有引力“吸引”住了光,這種描述並不準確。光沒有靜止的質量,所以萬有引力是不能吸引光的。其實,應該是黑洞的恐怖的萬有引力造成了一個時空的陷阱,而這個時空陷阱閉合後,把光的能量給“禁錮”起來。

關於黑洞的存在,目前在主流科學界已經沒有太大的異議。從牛頓力學的邏輯推導就可以預測黑洞的存在。而愛因斯坦的相對論,更是可以描述黑洞的某些特徵。距離地球6000光年的天鵝座x-1,被認為非常有可能是一顆黑洞。目前,天文學家已經推測出大約200多顆黑洞的存在,其中在銀河系中心的超級黑洞,被認為其質量是太陽的幾百萬倍。

黑洞是宇宙之中最神秘的天體。並不是所有的恆星都可以進化為黑洞,只有其中質量特別大的恆星也有機會在它的末期進階為一顆黑洞。當黑洞形成之後,由於萬有引力過於強大,就把時間和空間重合起來,一切落入時空陷阱的物質,它們將永遠不能把信息傳遞出去。如果宇航員不幸落入黑洞,將註定是一條有去無回之旅。不過,宇航員是看不見奇點的,在遠離奇點的地方,宇航員就會被黑洞的強大潮汐力撕扯為一連串的基本粒子。到到達奇點後,連粒子也不能存在,因為維度都會消失。


懷疑探索者


要討論黑洞,最嚴謹的語言是「空間」。用「引力」討論黑洞,雖然非常方便、直觀,但卻容易陷入這個問題一樣的邏輯之中。

用空間的語言看黑洞,那光線就不是被黑洞吸住的,而是光自己就不向外運動。

光會沿著「測地線」長度的極值運動。所謂測地線,就是「直線」的一種推廣。在平直的空間中,比如一個平展的桌面上,兩點之間最短的距離,就是直線。所以說,在平直空間中,光在均勻介質中走直線。

而在扭曲的空間中則不一樣,舉個常見的例子:如果你觀察北半球的飛機航線,從中國飛到美國,總會先向北,然後再向南。很多人不理解為什麼。

其實這時因為這條航線最為節省時間。

地圖的空間實際上是扭曲了的,而這個彎曲的航線卻恰恰就是地圖上的測地線。

黑洞也會扭曲時空,而光線在扭曲了的時空中運動,仍然會按照測地線來運動。問題是,黑洞視界內的測地線不與外部相交,光也就無法逃出黑洞。


章彥博


要想理解光子是否會受到黑洞的吸引,需要解決兩個問題,其一是引力的物理機制,其二是光子的本質。

自上個世紀以來,人類的認識超出了宏觀的範圍,使作為物理背景的空間效應逐漸地顯現了出來,比如任何物體都具有波動性。

此外,普朗克常數h的被發現,說明我們的宇宙是量子化的。還有一個發現也是意義非凡的,盧瑟福用電子轟擊原子,意外地發現,只有極少量的電子被反射回來。這說明原子的質量集中於很小的區域,原子的體積是由電子高速運動所形成的。

綜上所述,宇宙是由量子構成的,而且空間不空和物質不實。由此,我們獲得了一個有機的量子景觀:

離散的基態量子構成空間,受到激發的量子成為光子屬於能量的範疇,由高能量子組成的封閉體系就是物質。

於是,宇宙中的一切物理現象,都可以歸結為空間量子的不對稱碰撞💥。比如,高速運動和加速運動以及微觀粒子的存在,都會引起空間量子的不對稱碰撞,從而使物體的速度受到空間的限制,使物體具有慣性,使微觀粒子具有顯著的波動性。

萬有引力也不例外,同樣是由量子的不對稱碰撞所引起的。作為封閉體系的物質,其封閉性小於1,會對外輻射熱能使空間量子獲得能量。由於能量高的量子會降低物質的封閉性,所以兩物體內外側的量子碰撞是不對稱的,由此形成的空間壓力差就是萬有引力。

上述引力機制,要求受力物體具有兩個特性,其一是擁有體積,其二是輻射熱量。對於封閉體系的物質,顯然是滿足這兩個條件的。所以,任何物質都會彼此吸引,並由此稱之為萬有引力。

光子的情況比較特殊,本質上其僅只是離散的量子。雖然,量子的角動量是普朗克常數h且大於零,說明量子具有質量和體積。但是,量子的質量非常小,其對外輻射的熱能遠遠小於作為封閉體系的物質輻射的能量,兩者屬於不同的層次。所以,就萬有引力而言,量子的輻射是可以忽略不計的。

於是,作為激發量子的光子,只能藉助其體積感受空間量子的不對稱碰撞。也就是說,光子對光子或對物質都不具有吸引力,然而物質卻能夠對光子產生吸引力。如果光子的能量增大,光子的等效體積就會變大,對此可以用光子的動質量來表示。

至於黑洞的情況,由於其密度及其巨大,使物質的運動和斥力都遠遠無法抗拒引力的吸引,會無限地聚集在一起,相互擠壓,使封閉體系解體,還原為離散的量子。所以,黑洞是一個由高能量子組成的巨大的封閉體系,與電子和質子屬於同一層次的物質。

綜上所述,光子會受到黑洞的吸引落入其中。然而,一旦處於黑洞之中,光子之間就不再有引力了,只存在著相互之間的彈性碰撞,由引力轉變為斥力。這也是為什麼,黑洞最終會在巨大的爆發中,結束其詭異的一生。


淡漠乾坤


牛頓的萬有引力定律告訴我們,有質量的物體之間會產生引力作用。而光子的靜止質量為零,但它們卻會被黑洞的引力所束縛住,這用萬有引力定律無法解釋。而且,萬有引力定律也不能預言黑洞的存在。

原因很明顯,牛頓的引力理論有侷限性,無法解釋上述現象,所以還有比它適用範圍更廣的引力定律。鑑於此,愛因斯坦在1916年創立了廣義相對論,這個理論直到現在還是適用範圍最廣的引力理論。

廣義相對論指出,引力其實是物體彎曲時空所表現出的幾何效應,而非是物體之間的吸引力。如果一個質量體彎曲空間,那麼,即便是沒有靜止質量的光子從附近經過也會沿著彎曲的空間運動,從而表現出引力作用。當年,愛丁頓正是利用背景星光經過太陽附近所表現出的偏轉現象來證實廣義相對論。

從廣義相對論的引力場方程中可以推導出,宇宙中存在著可以束縛住光的特殊天體—黑洞。由於黑洞的質量都在一個奇點中,這會使周圍某一範圍內的空間發生極大幅度的彎曲。如果光進入黑洞的彎曲空間中,將無法從彎曲空間中逃脫出來,這樣看起來就像光被黑洞的引力吸引住一樣。

廣義相對論非常成功,它還預言了物體在空間中加速運動會輻射出引力波。在愛因斯坦做出這個預言整整一百年之後,物理學家終於通過雙黑洞合併事件直接證實了引力波的存在。


火星一號


這個問題並不複雜,在人們通常的思維當中,黑洞可以吞噬一切的物質,哪怕到連光都無法逃脫,但黑洞的吞噬不是我們想象中的那種。

黑洞之所以會吞噬一切的物質,是因為黑洞有強大的引力,這個引力是由黑洞巨大的質量導致的。

由於黑洞具有巨大的質量,所以它扭曲了一定範圍的宇宙空間,當空間被彎曲之後,光只能沿著彎曲的空間前進。

這就好像你面前有一條路,如果這條路突然拐了個彎,你也只能順著拐彎的路前進,而光也是一樣的,當前進的路被彎曲之後,它也就彎曲了。

所以簡單的說,不是黑洞吸引了光,而是光順著黑洞扭曲的空間,走進了黑洞裡面,不過一般來說被黑洞吸引的物質,不會直接進入黑洞的中心。

它們會聚集在黑洞的周圍,然後繞黑洞進行旋轉,當這些物質越來越多的時候,它們就形成了一個吸積盤。由於吸積盤內外的物質旋轉速度不同,就導致了速度差的產生,速度差就意味著摩擦,而摩擦則會產生強大的粒子流。

這種粒子流有時候會劇烈的噴射出來,其噴射的強度之猛烈,哪怕數十萬光年都可以感覺到,所以黑洞就是這麼神奇.....


種植恆星


光沒有靜質量,不會受到引力作用。但按照愛因斯坦的廣義相對論,引力場中的時間-空間不再是平坦而是彎曲的。愛因斯坦早就預言,當光線經過太陽這樣的恆星就會發生偏折,愛丁頓等就通過天文觀測驗證了相對論的預言。對於黑洞這樣大質量和強引力的天體,更是會造成強烈的時空彎曲,導致光線因為時空的彎曲而無法逃逸。

黑洞是密度極大的天體,巨大的質量和強大的引力使得其表面的逃逸速度大於光速,包括光在內的所有都無法逃逸。根據相對論,當大質量天體坍縮時,其表面的時空會發生彎曲,一旦坍縮到黑洞這樣的緻密程度,黑洞就相當於時空中的一個奇點,黑洞表面的時空已經彎曲的連光線都無法逃脫了。

人們也把黑洞周圍逃逸速度等於光速的界面稱為視界,物質和光等輻射只能從視界外進入黑洞,而無法從視界中逃脫。所以黑洞的視界就是分割線,以內的物質和信息都無法向外傳遞。除了霍金預言的黑洞輻射之外,黑洞就是這樣一個只吃不吐的傢伙。


量子實驗室


黑洞引力實際上是黑洞質量引起的空間扭曲造成的,越靠近黑洞,空間扭曲越大,扭曲的程度與距離平方的倒數成正比,與黑洞質量成正比,這點與萬有引力公式是一致的,黑洞的質量太大,把這個曲線拉斷了,其實也沒拉斷,還有一個點連著,就是那個質點,其實黑洞的質量就是這麼反算過來的,也就是說,能把空間扭曲成一個點的質量是多少,就是黑洞質量的下限。

現在說說光,光是個一根筋,在宇宙空間中只走直線,或者說它以為的直線,在沒質量找事的大部分區域,它確實走的直線,但遇到有質量的東西的邊緣時,他依然走的直線,但這個直線被引力拉彎了,由於質量扭曲空間只與質量本身與及距離有關,所以這個曲線走過質量邊緣後還繞回來,這也是與透鏡類似的地方,這已經被我們拿來當望遠鏡使了。

現在說說質量,質量同志怎麼就把空間扭曲了哪?誰批准的哪?別說,就是愛因斯坦同志,他用相對論批准的,應該說,這是一個迷,我們可以發現並掌握這種規律,但說不清為什麼,那就只好靠猜,有好多同志都猜了一些想法,也吵得不可開交,尤其是一派稱之為量子派,一派稱之為相對派,都想把質量的來源講清楚可誰都講不清楚,好吧,我們就拿個馬紮,一包瓜子外加一缸子濃茶拭目以待吧。


buxz


這玩意真不知道。他們說光子有動質量,所以被吸。

不過他們又說光子沒有靜止質量,等光子以光速運動了,質量變大了,速度沒變,那能量也增大了。

哎呀,原本什麼也沒有,這又有質量又有能量了,無中生有啊。

黑洞呢,他們說是一個奇點,光子進入奇點還動嗎?不動的話,質量能量都沒了,黑洞一臉懵逼,我靠,我吸到了啥?有種生無啊。

我讀書少,好像說質量守恆,能量守恆這無中生有,有中生無,解釋不了,不知道是不是被騙了。

光是什麼?是電磁波!

光子是什麼?是電磁波的質點。

光子憑什麼必須是緊度質量一樣的質點?

黑洞為什麼不能是一個能量波動劇烈,使電磁波超過可見光頻率的巨大空間?


程俊傑70559097


這恰恰也說明了所謂的“萬有引力”本質上並不是一種力,只是表現出來的形式讓我們感覺到是一種力!

牛頓的萬有引力定律表明,任何有質量的物體之間都存在引力作用,倒是光並沒有靜質量,理論上光不會收到任何物體的吸引,但為何黑洞會吸引光線呢?

這牽扯到引力的本質。牛頓告訴我們引力的存在,但他沒有解釋為什麼會有自己,而這個艱鉅的任務留給了愛因斯坦!

愛因斯坦用他異於常人的大腦徹底顛覆了我們隊時空的認知,告訴我們引力並不真的是一種力,而是時空扭曲的作用,引力的本質其實就是萬物沿著被扭曲的時空運動!

而時空的扭曲意味著不只是有質量的物體會顯現出引力的效果,萬事萬物都會沿著被扭曲的時空運動,光線也不例外!

這就是愛因斯坦廣義相對論一個很重要的論點,而廣義相對論絕不僅僅是一種猜測,如今越來越多的事實證明了它的正確性,比如水星近日點的進動,還有光線在經過遙遠天體附近會發生彎曲等都有力地證明了廣義相對論的正確性。同時,廣義相對論預言的引力波也被科學家們證實真的存在!


宇宙探索


實際上在廣義相對論中已經沒有引力這種東西了。

取而代之的是空間彎曲。黑洞由於龐大的質量,將周圍的空間彎曲,而光線原本在平坦空間上走的是一條直線,但由於空間彎曲了,自然而然的就變成了一條曲線(只是看上是一條曲線,其實光線一直在走著最短路徑)

↓“愛因斯坦環”↓

也就是說,物體間的引力只是空間彎曲的外在表現而已。至於光線在空間中走的路徑,被稱為測地線,也就是最短路徑。比如在平坦空間(即歐幾里得幾何),最短路徑就是一條直線,這個大家都能理解,而到了彎曲空間,這條最短路徑看上去就不再筆直了。

對於黑洞這種極端天體,它將周圍的空間極度彎曲,以致於形成了一圈叫做事件視界的邊界,在這邊界以內沒有任何物體能夠逃出去,其中就包括光。這也是題目中所說的黑洞把光給吸住了。

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