ataman
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
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
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
這是個非常有價值的問題。這個問題需要重點討論兩個問題:一個是光的本質問題，另一個就是黑洞影響光線傳播的問題。
首先關於光的本質，目前我們認為的是光具有波粒二象性，也就是說光既是波，又是粒子。這兩者並不衝突。說到這兒就要講到一個看似不是很出名實則個人十分欽佩的物理學家——德布羅意。作為一個因為興趣愛好而半路出家的物理愛好者，卻發現了物質具有波動性，從而統一了物質和場，成為了波動力學的創始人。德布羅意的發現，將物質和波統一到了一起，也就是說光既是一種粒子，又是一種波。單個光子出現的位置有一定的偶然性，但一旦粒子數目多了，就會服從一定的統計規律了。那說到這兒，就得討論光究竟有沒有質量這個問題了，因為這直接關係到下一個問題的討論。
目前的主流觀點認為光子沒有質量，一旦一個粒子有哪怕一丁點兒質量，它的速度都不會達到光速，因為在無限接近光速的時候，其質量也變得無限大，如果再加速就需要無窮的能量。因此只有沒有質量的光子才可以達到宇宙的最高速度——光速。但光子攜帶能量，根據光子攜帶的能量有公式可以計算光子的質量，攜帶的能量越大其質量也就越大。因此，我們說光子沒有靜質量，只有動質量，我們也不可以把一個光子囚禁讓其靜止，光子必須時刻保持光速運動。
那黑洞是怎樣影響光線傳播的呢？難道是因為光子有質量而將光子主動拉進黑洞裡去了嗎？個人認為應該不是這樣的。根據相對論的說法，引力實際上是時空彎曲的表現，也就是說大質量的物體其周圍的空間本身就不平坦，而光線總是沿著它認為的最短距離前進。這樣，在空間彎曲後光線也就彎曲了。當空間彎曲程度很大的時候，光線前進的最短距離就是黑洞內部了，因此光線就逃脫不了黑洞了。
最後說點自己腦子也沒有轉過彎來的題外話。這個根據高中物理公式很輕鬆得出來的結論到底有什麼問題？自己覺得不對勁但想不出問題出在哪。公式如下:mv²÷r=GMm÷r²，這其中的m，也就是環繞物體的質量是可以約掉的。也就是說和環繞物體質量沒有關係。這個可以作為這個問題的解釋嗎？是不是強引力、微觀、高速狀態不適用？似乎有些不對。懇求各位大神幫忙解惑，不勝感激。
張家小智兒
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
光沒有質量，為什麼黑洞可以吸進去？
從牛頓的萬有引力定律分析來看，黑洞能吸引住光線的理論就是鬼扯，但在1919年英國天文學家愛丁頓爵士卻帶隊驗證了太陽的引力彎曲了光線這一重大的相對論預言，相信大家都知道這個兩個著名的科學小故事，但仍然對引力能吸引光這個理論雲裡霧裡，因為廣義相對論和牛頓萬有引力定律打架了嘛。
牛頓萬有引力定律正確嗎？
萬有引力定律大家都知道，天體之間的引力與它們的質量積成正比，和它們之間距離的平方成反比，很多朋友隨口就能背出來，在這個描述中有一個非常關鍵的參數就是兩個天體之間的質量。
萬有引力定律毫無疑問並沒有什麼問題，因為通過引力以及輔助計算出來的軌道甚至指導了海王星的發現，因為天王星被發現後，天文學家發現天王星的軌道總是和計算的不一致，那麼是計算錯了嗎？無比正確，因為不止一位天文學家發現這樣的情況，因此猜測可能在天王星軌道外還有一顆行星的引力影響了天王星的軌道，法國天文學教師勒維耶根據這個攝動計算出了海王星的位置，並且說服柏林天文臺的約翰·格弗裡恩·伽勒搜尋行星，終於天王星於1846年9月23日被發現，與勒維耶的計算位置僅僅相差1°
勒維耶憑一己之力，根據天文星軌道攝動準確計算出海王星的位置，這是勒維耶的勝利，當然也是萬有引力以及開普勒行星運動定律的勝利。
既然萬有引力定律準確無誤，為什麼愛丁頓還是觀測到光線彎了呢？
這肯定是哪裡出了問題，沒錯，這個雷就牛頓在200年前就埋下了，沒引爆只是大家還沒有踩到它，這就是物理學史上著名的烏雲之一：以太
牛頓在1687年發表的論文《自然哲學的數學原理》中對萬有引力和三大運動定律進行了描述，但一直有一個問題，到底是什麼傳遞了引力？對此牛頓也進行了思索，他認為是無處不在以太傳遞了萬有引力，這個最早源自亞里士多德的以太說被牛頓借用，也是出於無奈，畢竟當時也無法驗證。用以太來解決了引力的傳遞問題，但卻埋下了一個超級地雷。
1859年這個地雷開始被法國天文學家勒維耶踩到了（裹挾著海王星發現的餘威，勒維耶已經晉級為天文學家），勒維耶發現水星近日點進動的觀測值總是比計算值快38"/世紀。猜測五花八門，比如水星軌道內還有一顆行星，不過最終也被證明子虛烏有。
1887年，邁克爾遜和莫雷則直接踩在了地雷上方，他們在實驗中觀測到本應在以太中速度存在差異的光速誤差在預期外，而且差距不小，反覆實驗只是將誤差縮小，但距離預期相差甚大，最終得出結論，不存在以太！
廣義相對論對於引力的描述
愛因斯坦是在1916年正式發表的廣義相對論，將已經成為超距作用的萬有引力從坑底撈了出來，廣義相對論認為引力只是質量對於時空扭曲的結果，這個外在表現就是所謂的引力，因此用廣相來計算水星近日點進動問題則迎刃而解。而愛丁頓則在1919年廣義相對論預言的光線彎曲的日食觀測驗證中成功證明了這一理論。
每一個天體都在太陽質量作用的時空陷阱中運行，理論上來看每一顆行星都存在進動差異，只不過其它距離比較遠而且軌道比較圓的行星這個計算誤差值極小，一般都被認為是觀測與計算誤差所致，但水星的近日點與遠日點軌道距離相差太大，這個差異不可小覷，因此沒有考慮時空彎曲的萬有引力在此時問題就爆發了。
進動並不是水星的近日點才會有，它的成因除了時空陷阱之外還有其他行星引力影響，只是水星的差異太大，集中爆發了而已。
萬有引力定律真的徹底錯了嗎？
其實並不是這樣，在大部分時候萬有引力定律可簡化計算過程，而誤差也不會太大，甚至在小數點數十位之後，因此大部分時候都可以用萬有引力定律，但在光子的案例中卻是一個特殊的案例，光子靜止質量為零，那麼萬有引力就位0，這可是個頭大的問題，其他都可以用誤差來解釋，但這0卻不行！
光子有質量嗎？
很明顯這個問題變成了光子是否有質量的問題，事實上這個狹義相對論出現之前確實不好解釋，不過光粒子說的光電效應也是愛因斯坦以後才搞明白，所以牛頓經典力學時代並不會碰到這個問題，這個事情還是得由愛因斯坦狹義相對論中的質能等價方程來解釋。
E=MC^2的準確理解並不是質能轉換公式，而是質能等價，簡單的說能量就代表著質量，而質量同樣也可以用能量來表示，特別是在標準模型中，你會發現那些粒子根本就沒有質量。
每一個基本粒子都是MeV的能量標註方式，光子還是0，不是嗎？沒錯，因為它具有動質量，它的質量為：E=hv
h為普朗克常數，v則為光子的頻率，越是高頻的光子能量越大，它的動質量也就越大，如果各位真的要轉換質量的話不妨找個E/C^2，估計算出來實在是太小了。
從計算來看，越是高頻率的光線所受到的引力場影響會更大一些，因為它的動質量也更大，這似乎可以解釋引力紅移的現象，因為高頻的光譜受影響更大。
黑洞的引力強大到光也無法逃逸嗎？
既然光具有質量，那麼其在天體周圍的運行也遵守逃逸速度的規律，簡單的說逃逸速度就是物體運動的速度產生“離心力”遠超引力時發生的，就像火箭發射火星探測器時必須具有的速度，那麼這個速度怎麼計算呢？
這個公式中，最關鍵的並不是M，而是R，即天體的半徑r，當r大於天體的史瓦希半徑時，無論怎麼計算，v的速度總是小於光速，因此光是可以逃逸的，但當r開始小於史瓦希半徑時，你會發現v開始大於光速，此時光將無法逃逸。
史瓦希半徑：一個天體將坍縮為黑洞的半徑，質量一定的情況下，當天體半徑小於這個尺寸，那麼這個天體將成為黑洞。
當然這是從引力與逃逸速度方面來解釋，也可以時空彎曲的角度來理解，當天體半徑開始小於史瓦希半徑時候，它的引力陷阱在時空中將會封閉，也就是說光子一旦進入這個區域，它將找不到出路。
星辰大海路上的種花家
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
這個問題可以分兩部分來討論。
首先，是關於黑洞的起源問題，黑洞起初是英國地理學家約翰·米歇爾，在1783年提出，他當時提出的想法是如果一顆星球質量和太陽一樣大，而直徑只有3千公里，那麼這顆星球的特定範圍內會有巨大的引力，就連光也難以逃脫。
等到20世紀初期，愛因斯坦廣義相對論認為引力的本質是質量超大的星體造成它的周圍時空彎曲，而且質量越大麴率越大。相對論的提出更是佐證了黑洞的存在。
1919年英國物理學家艾丁頓是愛因斯坦堅實的粉絲，他在日全食時通過觀測發現巨大恆星引起光的偏轉，當然黑洞同樣如此。在恆星中，由於太陽的質量不是很大，造成的時空變形也很輕微，只有距離太陽很近時才能觀察到。相對於太陽光，遠處恆星的光非常微弱，只有在日全食發生、太陽光線完全被遮擋住時，才能觀察到附近恆星光線的偏折。
以上多種理論和實驗印證了黑洞的確可以把光吸走，怎麼也逃脫不了。
其次，有很多人很瞭解物理學，他們認為既然光沒有靜止質量，怎麼能被黑洞吸收呢？不是隻吸收有質量的物質嗎?
那麼我們就要從光的性質說起，光在歷史上關於它的組成到底是什麼，從牛頓時期的波動說，到後來的粒子說，再到目前公認的波粒二象性。無不表明光並不是那麼簡單的事物。
除此之外，還有了解什麼是靜止質量與運動質量，還是愛因斯坦的相對論，此處真是無處躲藏呀！物質靜止時的質量是靜止質量，運動時是運動質量，只是如果在低速宏觀的條件下，靜止質量和運動質量差別不大，可以忽略不計。但是在高速，比如越接近光速的情況下，質量會變得很大，此時，運動質量就會遠遠大於靜止質量。
光是一種電磁波，也是一個個光子組成，每個光子都帶有能量，還是根據愛神的質能方程，質量既是能量，可以得出每個光子的質量，雖然這個質量是極其的微小，但是也是適用於愛因斯坦的廣義相對論的。黑洞吞噬了光，相當於吞噬了能量，黑洞的質量也會變大的。
也就是說在黑洞的視界範圍內光子是可以是可以被黑洞迅速捕捉的。
通過以上兩點，可以充分了解為什麼沒有靜止質量的光子會被黑洞吸收了。
科學認識論
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。
