慢慢想哈

老郭作为一个物理系的毕业生、骨灰级科学爱好者、头条上优质科学领域作者、青云奖得主，愿意为您提供科学的答案。

先砸答案：从经典的角度来说是光进入地球引力场是有势能的，但经典的能量计算用于光在引力下的偏折计算的时候并不精确。下面我来详细解读一下这里面的科学原理，还请各位小伙伴跟着我的思路耐心看下去。

一、我们需要先了解一下什么是势能？

只要是有高中学习经验的小伙伴就都知道，在万有引力的作用下，由于相对位置的关系，而产生的地球引力对物体潜在的做功能力叫做重力势能。

从前面的定义我们可以看出，这里面有两个物理概念出现了，第一个是引力；第二个是引力做功。地球的引力我们自不必说，因为我们无时无刻不在感受着引力的作用，咱们重点要谈一下引力做功。

二、什么是引力做功？

功是物理学中的一个基本概念，其物理含义就是，物体在力的作用下产生了位置变化，功的大小等于力与位移的叉乘。

对于其它宏观物体，比如一个做自由落体运动的小球，这个时候，重力势能可以转化成小球运动的动能。也就是说，势能减小，动能增加。

那么同样道理，光进入地球的时候可以受到地球引力场的作用，并且在引力的作用下发生偏折，即发生相对位置的变化，符合物理上做功的基本定义，所以我们可以说，地球引力能够对光做功，换句话说，就是光子进入地球引力场具有势能。

三、如何计算光子在地球引力场中的势能转换？

天文学家观测到宇宙中的光具有引力红移和引力蓝移的情况，所谓的红移就是光在逃离引力场的束缚的时候，其波长会变长；而产生蓝移的时候，其波长会变短。

我们都知道，光子的能量用hν来表示，其中h为普朗克常数、ν是进入地球引力场光子的频率。如果这么看，引力对光所做的功可以用h•△ν来表示。我们可以利用牛顿力学得到△ν≈ν•[2GM/(c^2•r）]，其中△ν表示光子频率的变化、ν为光子的入射频率、G为万有引力常数、M代表地球质量、c为光速、r表示光子与地球质心的距离。

四、广义相对论下的红移和蓝移

我们用经典理论得到的光子在引力场下的频率变化只是一个近似值，并不精确，这是由于，万有引力理论其实只是广义相对论在低速条件下的近似，所以在高速的情况下会出现误差。

这里我就略去广义相对论中对于引力红移、蓝移的分析，直接给出公式Z≡±△ν/ν=1-[1-(2GM/c^2r)^1/2]，式子中+为蓝移、-为红移。我们从这个公式就能得到光子的能量变化的精确值。

如果我们把这个公式用泰勒级数展开，就可以发现，前面用牛顿力学计算出来的频率变化，是广义相对论的一阶近似。

结束语

通过前面的分析计算，相信小伙伴们一定了解到了，引力可以与光产生作用，并使得光的频率发生变化，即光子的能量发生变化。用经典力学计算得到的数值是用广义相对论得到数值的一阶近似值。

由此我们也可以看出，相比于牛顿引力理论，广义相对论是更精确的关于引力（时空）的理论。

郭哥论道

“光速不变”只是一个人为设定的参照物度量值

光速不变是爱因斯坦所树立起来的一个参照系标杆。用来对其他相关事物的运动描述和实际应用计算。这个光速，具有人为假定的因素在里面。然又是尽可能去接近实际光速度的一个标量值。

事实上，光的速度是存在快慢的。比如：化学反应过程中，核外电子跃迁时释放出来的电子运动速度就比不上原子核衰变时释放出的电子运动速度；电灯光的电子运动速度也比不上贝塔或伽玛光的电子运动速度（依据光对物体的穿透力强弱和对生物体的破坏程度可知）。这是因为电子受到激发力的作用不同而导致的电子运动速度及其运动动能不同。当然，这仅仅是对光的一个基本了解，也是回答本问题的前提。

光电子进入地球引力场的势能

我们应知道的是，光是基本粒子流。这个基本粒子，当仁不让的就是电子了。还有，光既然是粒子，那就说明它存在着质量，质量又存在电荷，电荷能进行相互作用（异性吸、同性斥）。

现在光子以光速进入地球引力场。光子在与地球磁力线发生断断续续（不断变换着与不同区域的磁力线交替连接以及磁力线存在着物磁力线或不能连接到磁力线的空间）的异性连接的同时，由于光子存在着运动动能，地球引力对光电子的实际引力作用非常小。这就导致了光在地球引力场中穿过时，既有引力，又难以对它进行精确计算的局面。

光的势能如何计算

光的承载物是电子，电子存在着质量。这样高速运动的电子也就存在着惯性势能。我们要计算光在地球引力场的势能是比较复杂的，至少它牵涉到以下这几方面的因素：

1.首先要知道这一束光电子的通量是多少。即这束光中含有多少个电子并依据单个电子质量求出它的总质量。

2.要计算出这束光电子在进入地球磁场前的惯性运动动能是多少。比如：光的总质量×不变的光速=这束光的总运动动能（一束光的原始势能）。

3.要计算出地球引力对光电子质量的引力作用力是多少。这需要运用万有引力定律来计算。

4.光通过地球的角度（是平直还是倾斜、垂直向上或向下通过地球的）是多少。光通过地球磁场引力区域时的不同角度，对光的势能影响较大。比如，光背着引力方向运动需要额外付出它的逃逸力。光顺着引力方向运动，不仅不会付出额外的逃逸力，另外还会产生重力加速度。

5.要计算出光通过地球磁场直线距离是多少。然后将这束光进入地球磁场后所受到的引力作用导致的光速不断梯度变慢值求出来，才能得到光通过地球磁场后还拥有或保持多少剩余势能。也就是说，由于光在通过地球磁场不同区域时，引力导致光的势能在逐步下降，必须要计算出引力对光电子质量的减速牵制力与通过地球磁场的时间关系，才能求得这束光通过地球后的剩余势能。其中在计算时还要考虑到磁场密度大小给光电子带来的阻力大小以及光电子与磁力线之间随光电子移动而发生的间隙性磁力线连接变化所导致的引力作用力变量差值是多少的因素。

由上得出一个粗糙的计算公式如下：

第一步：一束光的总质量=一个电子的质量×这束光的总电子个数；

第二步：一束光的总质量×不变光速=这束光的惯性运动动能。即：势能；

第三步：总惯性动能（势能）—（这束光通过磁场时的总引力=磁场单位时间长度×〈引力减速率常数×光质量〉）=离开地球引力场的剩余惯性运动动能（势能）。

总之，一束光电子的高速运动，本来就存在着惯性运动势能，光子进入地球引力场以后，当然也同样存在着它的势能，若要对这个势能在受到地球磁场引力作用下所发生的变化及其结果进行计算，应该是比较复杂的。对此还需要深入研究，笔者由于时间关系和数理方面的先天不足等原因，也只是给你提供这些个参考意见罢了。

海门老冯

光速不变，因为光是电磁波，没质量和没有惯性，离开光源就独立存在了，不受引力吸引，光经过大质量天体时会弯曲，是大气折射。如果光受引力吸引，就要超光速。光不是子，只能是电磁波。光是电磁波就可以发生光电效应，电磁波是可以分割的，无线电爱好者可以把低频的电磁波分割到需要任意一部分。光波频率较高，分割太小比较困难，但分割成一段段的是做得到的，激光光纤通信就是如此。说光是连续不可分的是缪论。光是电磁波就有波粒二象性。光子是不存在的，光子没有波动性，有波动性就要超光速。

cx1944

以下是我转发“宇宙时空联盟”的关于光子、光速的两则科普文章，这是最科学权威的回答了，我也知道这还不是现如今的地球人能够认同理解的范畴，只是为愿意了解一下真相的那些少数人推广科普一下而已，至于你认同与否悉听尊便：

光子具备100%的记忆能力!

一）《关于"光子"的小知识及其他小事》

1.宇宙中任何光子从诞生到湮灭的寿命都是完全一样:6000万年.

2.宇宙中任何光子的静质量也全都一样是等于10^-74千克.

3.宇宙中任何光子的外形结构全是3D等边六角形.

4.任何光子除了上述三点完全相同之外,则各个光子的智商是有着巨大差异的,智商最低的光子族IQ=160的状态.而智商最高的光子族IQ=6700万.这显然比正常人类大脑智商高出太多了.

但是IQ处于1000~2000这个区间的光子在宇宙中的总数量占所有光子总数的比例居然达到了76.13%.

说明这个区间智商的光子族是属于多数派性质了.

5.不同智商的光子喜欢的宇宙空间维度也是不同的.低智商的光子就会热衷于在三维空间玩游戏,而最厉害的光子就会很喜欢在八维或九维甚至十维空间里玩游戏.这也正是"超光速"的来历了.所以凡是在高于三维空间里游玩的光子的速度全是高于人类认知的"光速".维度越高则光子飞行的速度一定越快,仅此而已.

虽然这些各维度的光子运动状态的公式早己求证无误,但作者天性内向,故就舍不得去告诉好奇心很兴旺的人物了.真要想得知是什么公式?你就自己求证吧!毕竟这完全是属于每个人类都拥有的绝对权利-----想求证什么你去办好了!

即便这种小知识在地球上仅有几个人有能力认定这是事实而非胡扯,也丝毫改变不了光子是有寿命也有质量的事实.所以宇宙中的任何黑洞也一定会对光子兴趣浓厚会直接把靠近黑洞视界的光子全都吞食了.

因为宇宙中的任何黑洞灵魂的智商全都明显比任何智商最高的光子都更卓越太多倍了.

这正是宇宙的高级自然法则中的必然规律了------黑洞是见什么东西靠近就可以轻易吞食什么东西了.才不管这个东西是叫"恒星""行星"还是叫"光子"!

当然每一个黑洞同样也是有寿命的-----黑洞寿命均被宇宙之王设定为200亿年.

而我们宇宙一次小轮回也就仅有400亿年耶.所以天体从成为恒星再到几个恒星汇聚而演化成黑洞天体到黑洞消亡的全过程就与宇宙一次的小轮回的时间差不了多少亿年了.

故要成为黑洞般的存在就是件真正了不起的智慧卓越的彰显!

正如当今地球首富人物Jeff Bezos

的生命灵魂那样正是来自银河系中多个黑洞天体灵魂中的一个黑洞灵魂跑来人间投胎做人的必然后果-----注定他会在某个时间段当任地球首富之职!他实在太有坚定不移的毅力与超凡的才华吸收巨额财富的能量了.当然他的人生模式也必定有一显著特征----全身细胞癌变的概率是0%.这个知识也是当今人类医学不可能会明白的小事了.不然就太不合理也不合符科学发展的规律了.

不过根据统计整个银河系范围内共存在黑洞天体总数达到9728.3278万个.

所以人类的最大敌人即不是来自什么"世界末日"学说的胡扯,更不是什么外星人入侵,而是一定来源于人类自己的"无知"!

做人一旦做成很无知却误以为自己很有文化=注定要被活活整成"因病医治无效"!或直接被导演给叫去出演各种稀奇古怪的"意外"而亡的主角去了.

人类来到地球上生存的共同使命都是完全一样=进化自己成为更高级的生命存在........

凡是违背此项使命者唯一的出口只有一个:死亡的降临.

所以在人间做人不论在忙于什么行业什么职位都该认真去做到一件事:每天进化自己一点点!别的就没什么事了.

二）《关于最强能量的高能光子》

近日看了一条新闻:

中国与日本组成的研究小组人员专注于探测从遥远太空飞奔而来的光子。通过分析光子撞击大气粒子的相关数据，他们可以计算出光子的能量。最终，研究人员发现了24个光子能量超过100万亿电子伏特的高能光子，其中一个达到了450万亿电子伏特。据介绍，这是迄今为止第一次探测到能量在100万亿电子伏特以上的高能光子。

......................................

所以我就顺便告诉你不太好的消息------目前在地球上能够直接获取到的最强高能光子族的每个光子能量值已达到9760万亿电子伏特,其单个光子智商已达到10^4800,这是最基本的常识性小知识了.

这种可在地球上获取的最强光子族都不是属于我们这个"如来宇宙"里自产的光子,全都是从很遥远的超级宇宙由宇宙之间对接的九维时空隧道传输进口而来供给地球上的相关人员的生命卓越进化使用的进口产品.

而从我们这个"如来宇宙"里自产的最强能量的光子族的能量值也才达到696万亿电子伏特.

所以像我这种没什么文化又相当野蛮的人就属于"相关人员"之列了,这就可以十分便利地每天都在获取这种来自超级宇宙专门进口来的最强高能光子族能量供给自身进化使用.

我也认真做过统计:一般情况下,我大脑神经系统每天都会被认真注入来自超级宇宙进口的最强高能光子族数量不少于10^800个.这就保障了天天用脑不致于被活活用坏的现象产生的一个极为重要的举措,虽然不是算唯一的举措,毕竟大脑这部机器实在太复杂,要搞的维护大脑健康进化的重要举措真的是五花八门,只能就事论事分别讲述了.

当然做为人类大脑要想使用什么级别能量的光子做为重要能源的第一因素是由当事人大脑主光球与大脑神经系统神经元细胞使用的算法系统的版本级别来决定.

即要想使用到最强能量的光子族为自身大脑神经元供能,那么大脑动用的算法系统就不能低于宇宙三类高级智慧文明该用的算法系统,即使你大脑己用到了宇宙三类初级或中级智慧文明的算法系统都不行!所以这世上的一切都是"龙配龙,凤配凰,乌龟一定配王八"的事,做到匹配得当就对了.

所以做人愚痴顽固与聪明开放都是与大脑细胞可用的光子族的能量级100%相关,无人可以例外.

由此知识也可推论到大脑以下的全身细胞应用的算法系统的级别就决定了可以使用的光子级别了.这就为充分保障人体细胞可以长期健康不衰又不患病提供了十分有用的科学知识与专业技术的支持!

讲俗一点就是:让更强大能量光子成为人体细胞重要的健康维护专家就是做人该忙的正经事!决不是要玩成让更弱能量的光子来为健康助力!

所以年老色衰多病一定就是全身使用的光子族供能是越来越低级的光子族了.反之若可不断使更强的光子族为自身供给必须的能量,那么身强无疾就很现实了.

当然这世上总有一些人身体很好而脑子不太好,这正是供给身体细胞使用的算法系统一定较先进,而供给大脑细胞的算法系统比较落后的自然后果了.

所以做人万一能做成专业"雷神"那样脑子很好使身体也是非常好=二套算法系统都很先进的铁证了.

一切都是为了进化,而不同族的光子与不同族的人类也都是以此为原则生生不息,直到永远,所以不论你往哪里逃也是无处可逃,只能是英勇面对人间的重重难关的艰难挑战,否则做人不进则就必死了.......

乌龙峡剿匪记

光波扩散必须要有动力推动，动力是会变化的，不过估计光波扩散一是它出生时原动力二是暗能量，估计这些能量变化很慢，人类观测它几亿年等于宇宙演化几毫秒，所以老说光速不变，是常教，问题是人类观测其时间不够长，时间长了会发现光速变化的，

霜叶9975

会有蓝移或者红移吧？

關鍵字: 引力场 势能 计算