在宇宙中，存在著一種極其恐怖的天體，這種天體就是黑洞，是出了名的吃貨，基本上遇到什麼就吃什麼。
黑洞的質量都很大，星系的中心一般都會有一個超大質量的黑洞，比如：銀河系中心就有一個質量達到400萬倍太陽質量的黑洞。
我們都知道，黑洞”能吃“是因為黑洞自身的引力大，但是就有人納悶了，光不是沒有質量麼？為什麼光也會被黑洞吸走？
今天，我們就來聊一聊這個問題。
萬有引力定律
這事還是要從牛頓的萬有引力定律說起。我們都知道，萬有引力定律描述的是物質之間的吸引力。
牛頓在開普勒等人的貢獻之上，推到了萬有引力定律。他發現，引力和物質之間的距離的平方成反比，和物體的質量成正比。
如果是這樣，光“照理說”是沒有質量的，那為什麼還會被黑洞的引力牽引？
其實在牛頓發表《自然哲學的數學原理》時，牛頓奠定了科學的研究範式，他認為要做研究之前，需要把各個物理量定義清楚。
在這本牛頓的代表作中，前十多頁，牛頓就幹了一件事：下定義。
如今我們熟悉的許多定義都是從這時開始有的，比如：質量，力等概念。
所以，研究“光”為什麼會被吸引，我們就得先把定義下清楚。那麼問題就來了，“光”到底有沒有質量？我們直接給出答案：有。那該如何去理解呢？
這其實要從1905年說起，那一年，愛因斯坦提出了4篇開創性的論文，其中最後一篇被我們後來稱為：質能等價。在這篇論文中，有一個物理領域最出名的公式：E=mc^2。
我們都知道，E表示能量，m表示質量，c是光速。那這個公式有什麼含義呢？
我們比較常見的解讀是，質量和能量的轉化關係。但如果系統地學習這套理論，就會發現質量和能量根本不是轉化關係，而是等價關係，所以，這套理論才會被稱為質能等價。那該如何理解等價關係呢?
科學家大慄博思就做了一個很形象地比喻，如果你有一筆錢，你可以把它都換成是人民幣，同樣的，你也可以把它換成美元。你甚至也可以把它一部分換成是人民幣，一部分換成是美元。無論怎麼去配比，總價值是不變地。
這裡質量其實就好比人民幣，能量就好比美元，而“c^2”就好比人民幣和美元之間地匯率。所以，當你擁有人民幣（質量），並不意味著你就不能沒有美元，因為它等價於一定量的美元。所以，質量和能量其實是一個東西的兩面，質量裡是有能量的，能量裡也是有質量的，我們可以用質能方程還進行換算。
所以，光其實是同時具有能量和質量的。因此，光是可以被黑洞所吸引的。但實際上，這個問題，我們說的還不夠本質，為了再進行本質的探討，我們可以從牛頓大炮說起。
牛頓大炮
牛頓在《自然哲學的數學原理》中就記載著一個思想實驗，也是他想到萬有引力的原因。他是這麼考慮，假設有一個理想的大炮和炮彈。這個時候，我們把一個炮彈舉到一定高度，然後鬆手，炮彈就會豎直下落。如果讓大炮開炮的話，那就會走出一條拋物線。
如果我們調整大炮的威力，讓它射出的炮彈達到足夠大的速度，比如：7.9 km/s，那這個時候，炮彈就可以繞著地球飛行了。這是因為地球本身是曲面的，所以大地也是曲面的，地球有向下的趨勢，當炮彈下落的趨勢和曲面向下的趨勢一致時，炮彈就永遠不會著地了。我們也把7.9 km/s稱為地球的第一宇宙速度，在不同的天體上，宇宙第一速度是不同的。
緊接著，我們繼續加快炮彈的速度，比如：大於11.2 km/s，這個時候，炮彈就可以擺脫地球的引力飛出去。我們也把11.2 km/s稱為宇宙第二速度，同樣的，不同的天體，宇宙第二速度也是不同的。
所以，黑洞之所以能夠吸光，是因為黑洞也有第二宇宙速度，只是這個速度遠遠大於光速，這樣，即使跑得跟光一樣快，也無法逃脫黑洞的引力了。
不過，這樣的解釋也還是不夠本質，因為這裡存在著一個問題：引力到底是什麼？
引力的本質
關於引力的本質，牛頓其實也沒能給出一個合理的解釋。不過，愛因斯坦，他就提出了廣義相對論，這個理論可以解釋萬有引力的本質。
要理解這個廣義相對論，我們得先來簡單地說一下狹義相對論。愛因斯坦基於兩條基本假設：
- 光速不變原理
- 相對性原理
推導出了狹義相對論，整個過程有點類似於初中幾何數學證明題地感覺。而他在狹義相對論當中統一了“時間”和“空間”，他認為時間和空間並非是相互獨立地，而應該結合起來看，稱為時空。我們就生活在一個四維時空中，第四維是時間，前三維就是我們熟悉的空間。
基於狹義相對論，愛因斯坦提出了廣義相對論，他認為引力的本質是時空的彎曲。
那該如何理解呢？我們都知道月球是繞著地球轉，牛頓認為這是萬有引力，而愛因斯坦則認為是地球壓彎了周圍的時空，月球沿著是空的“測地線”在運動，這裡的測地線是四維時空中的“直線”。
著名的物理學惠勒曾經這麼總結廣義相對論：
時空告訴物質如何運動,物質告訴時空如何彎曲。
因此，愛因斯坦認為並不存在所謂的“萬有引力”，這其實是時空彎曲造成的。如果是這樣的話，黑洞能夠吸引光是因為黑洞對於時空的扭曲特別劇烈。
當光經過時，光只是沿著時空的“測地線”在運動，但結果就是直接掉落到黑洞當中。因此，這裡也無須光是“有質量”的。
當然，你可能要說了，我們並看不到“時空”，又如何判斷愛因斯坦說的對不對呢？
實際上，科學家是有一套他們的方法去驗證愛因斯坦和牛頓到底誰說的對。1919年，有一個叫做愛丁頓的天文學就帶隊去進行日全食觀測，就想沿著廣義相對論。
結果，廣義相對論在預測的精度準要遠高於牛頓的萬有引力。於是，愛因斯坦一舉成名。後來，更多的實驗證明了愛因斯坦的觀點。甚至廣義相對論預言的黑洞和引力波也被我們都找到了。因此，廣義相對論成為了解釋“引力現象”的主流理論。
因此，按照目前的認知，光之所以掉落到黑洞，本質上就是黑洞對於時空劇烈的扭曲造成的 。
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