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光究竟有没有质量呢?黑洞是怎么吸引住光的?
准确地说,黑洞并不是吸引光线,而是由于黑洞的质量大,其周围的时空明显弯曲,光在时空上线性传播,光在黑洞的重力场上也线性传播,但此时时空不平坦。
根据一般相对论,重力的本质不是牛顿力学的暧昧概念——质量在所有物体之间存在的自然力,而是由于时空的扭曲。所有的物质,无论质量与否,都会受到时空扭曲的影响,黑洞周围的空间,光线会越弯曲越不是直线,实际上光是在直线上行走的。像这样的现象,用吸引的方式来表现比较有印象,黑洞也可以说是“吸引了光线”。
在研究这个问题的时候,我们可以把光看作粒子,如果我们可以的话,这个光的粒子的质量不是没有的,而是光子,没有静止的质量,但是我们也可以光子因为知道永远不会停止的运动而具有相对论的质量。根据爱因斯坦的质量方程,物质和能量本质上是相同的,物质和能量可以相互转换,如果知道光子的能量,就可以知道光子的质量,但是光子(光量子)的能量只能用光的频率来计算。
光子的质量非常小,但是质量还是存在的,从相对论和牛顿力学的观点来看,光子都能受到重力,黑洞可以吸引光子。为什么光子在黑洞的临界平面中也线性传播呢。这个问题其实很好理解,假设地球一个人沿着地球赤道走一个星期,只要沿着直线走,对于地球上的人来说,他一定会回到出发点,但是如果宇宙描绘了这个人走的路你不是在那个发现的时候,而是曲线。同样地,即使在黑洞的重力场内,无法直线传递的光也看起来像是直线传递的,这对于光自己来说是个故事。
根据爱因斯坦的相对论,重力产生的原因一般是质量物体在周围的时空弯曲,质量大的物体弯曲,时空效果越来越高太阳也可以(对昆约翰起了一定的作用,但通常是观测不到的,只有在日全食的时候,这种效果是1919年爱丁顿主教观测到日全食时通过太阳的光的折射,证明了一般相对论的正确性在周围,因为时空相当弯曲,所以可以看出黑洞附近光的流动方式有很大的变化。