慢慢想哈

老郭作為一個物理系的畢業生、骨灰級科學愛好者、頭條上優質科學領域作者、青雲獎得主，願意為您提供科學的答案。

先砸答案：從經典的角度來說是光進入地球引力場是有勢能的，但經典的能量計算用於光在引力下的偏折計算的時候並不精確。下面我來詳細解讀一下這裡面的科學原理，還請各位小夥伴跟著我的思路耐心看下去。

一、我們需要先了解一下什麼是勢能？

只要是有高中學習經驗的小夥伴就都知道，在萬有引力的作用下，由於相對位置的關係，而產生的地球引力對物體潛在的做功能力叫做重力勢能。

從前面的定義我們可以看出，這裡面有兩個物理概念出現了，第一個是引力；第二個是引力做功。地球的引力我們自不必說，因為我們無時無刻不在感受著引力的作用，咱們重點要談一下引力做功。

二、什麼是引力做功？

功是物理學中的一個基本概念，其物理含義就是，物體在力的作用下產生了位置變化，功的大小等於力與位移的叉乘。

對於其它宏觀物體，比如一個做自由落體運動的小球，這個時候，重力勢能可以轉化成小球運動的動能。也就是說，勢能減小，動能增加。

那麼同樣道理，光進入地球的時候可以受到地球引力場的作用，並且在引力的作用下發生偏折，即發生相對位置的變化，符合物理上做功的基本定義，所以我們可以說，地球引力能夠對光做功，換句話說，就是光子進入地球引力場具有勢能。

三、如何計算光子在地球引力場中的勢能轉換？

天文學家觀測到宇宙中的光具有引力紅移和引力藍移的情況，所謂的紅移就是光在逃離引力場的束縛的時候，其波長會變長；而產生藍移的時候，其波長會變短。

我們都知道，光子的能量用hν來表示，其中h為普朗克常數、ν是進入地球引力場光子的頻率。如果這麼看，引力對光所做的功可以用h•△ν來表示。我們可以利用牛頓力學得到△ν≈ν•[2GM/(c^2•r）]，其中△ν表示光子頻率的變化、ν為光子的入射頻率、G為萬有引力常數、M代表地球質量、c為光速、r表示光子與地球質心的距離。

四、廣義相對論下的紅移和藍移

我們用經典理論得到的光子在引力場下的頻率變化只是一個近似值，並不精確，這是由於，萬有引力理論其實只是廣義相對論在低速條件下的近似，所以在高速的情況下會出現誤差。

這裡我就略去廣義相對論中對於引力紅移、藍移的分析，直接給出公式Z≡±△ν/ν=1-[1-(2GM/c^2r)^1/2]，式子中+為藍移、-為紅移。我們從這個公式就能得到光子的能量變化的精確值。

如果我們把這個公式用泰勒級數展開，就可以發現，前面用牛頓力學計算出來的頻率變化，是廣義相對論的一階近似。

結束語

通過前面的分析計算，相信小夥伴們一定了解到了，引力可以與光產生作用，並使得光的頻率發生變化，即光子的能量發生變化。用經典力學計算得到的數值是用廣義相對論得到數值的一階近似值。

由此我們也可以看出，相比於牛頓引力理論，廣義相對論是更精確的關於引力（時空）的理論。

郭哥論道

“光速不變”只是一個人為設定的參照物度量值

光速不變是愛因斯坦所樹立起來的一個參照系標杆。用來對其他相關事物的運動描述和實際應用計算。這個光速，具有人為假定的因素在裡面。然又是儘可能去接近實際光速度的一個標量值。

事實上，光的速度是存在快慢的。比如：化學反應過程中，核外電子躍遷時釋放出來的電子運動速度就比不上原子核衰變時釋放出的電子運動速度；電燈光的電子運動速度也比不上貝塔或伽瑪光的電子運動速度（依據光對物體的穿透力強弱和對生物體的破壞程度可知）。這是因為電子受到激發力的作用不同而導致的電子運動速度及其運動動能不同。當然，這僅僅是對光的一個基本瞭解，也是回答本問題的前提。

光電子進入地球引力場的勢能

我們應知道的是，光是基本粒子流。這個基本粒子，當仁不讓的就是電子了。還有，光既然是粒子，那就說明它存在著質量，質量又存在電荷，電荷能進行相互作用（異性吸、同性斥）。

現在光子以光速進入地球引力場。光子在與地球磁力線發生斷斷續續（不斷變換著與不同區域的磁力線交替連接以及磁力線存在著物磁力線或不能連接到磁力線的空間）的異性連接的同時，由於光子存在著運動動能，地球引力對光電子的實際引力作用非常小。這就導致了光在地球引力場中穿過時，既有引力，又難以對它進行精確計算的局面。

光的勢能如何計算

光的承載物是電子，電子存在著質量。這樣高速運動的電子也就存在著慣性勢能。我們要計算光在地球引力場的勢能是比較複雜的，至少它牽涉到以下這幾方面的因素：

1.首先要知道這一束光電子的通量是多少。即這束光中含有多少個電子並依據單個電子質量求出它的總質量。

2.要計算出這束光電子在進入地球磁場前的慣性運動動能是多少。比如：光的總質量×不變的光速=這束光的總運動動能（一束光的原始勢能）。

3.要計算出地球引力對光電子質量的引力作用力是多少。這需要運用萬有引力定律來計算。

4.光通過地球的角度（是平直還是傾斜、垂直向上或向下通過地球的）是多少。光通過地球磁場引力區域時的不同角度，對光的勢能影響較大。比如，光揹著引力方向運動需要額外付出它的逃逸力。光順著引力方向運動，不僅不會付出額外的逃逸力，另外還會產生重力加速度。

5.要計算出光通過地球磁場直線距離是多少。然後將這束光進入地球磁場後所受到的引力作用導致的光速不斷梯度變慢值求出來，才能得到光通過地球磁場後還擁有或保持多少剩餘勢能。也就是說，由於光在通過地球磁場不同區域時，引力導致光的勢能在逐步下降，必須要計算出引力對光電子質量的減速牽制力與通過地球磁場的時間關係，才能求得這束光通過地球后的剩餘勢能。其中在計算時還要考慮到磁場密度大小給光電子帶來的阻力大小以及光電子與磁力線之間隨光電子移動而發生的間隙性磁力線連接變化所導致的引力作用力變量差值是多少的因素。

由上得出一個粗糙的計算公式如下：

第一步：一束光的總質量=一個電子的質量×這束光的總電子個數；

第二步：一束光的總質量×不變光速=這束光的慣性運動動能。即：勢能；

第三步：總慣性動能（勢能）—（這束光通過磁場時的總引力=磁場單位時間長度×〈引力減速率常數×光質量〉）=離開地球引力場的剩餘慣性運動動能（勢能）。

總之，一束光電子的高速運動，本來就存在著慣性運動勢能，光子進入地球引力場以後，當然也同樣存在著它的勢能，若要對這個勢能在受到地球磁場引力作用下所發生的變化及其結果進行計算，應該是比較複雜的。對此還需要深入研究，筆者由於時間關係和數理方面的先天不足等原因，也只是給你提供這些個參考意見罷了。

海門老馮

光速不變，因為光是電磁波，沒質量和沒有慣性，離開光源就獨立存在了，不受引力吸引，光經過大質量天體時會彎曲，是大氣折射。如果光受引力吸引，就要超光速。光不是子，只能是電磁波。光是電磁波就可以發生光電效應，電磁波是可以分割的，無線電愛好者可以把低頻的電磁波分割到需要任意一部分。光波頻率較高，分割太小比較困難，但分割成一段段的是做得到的，激光光纖通信就是如此。說光是連續不可分的是繆論。光是電磁波就有波粒二象性。光子是不存在的，光子沒有波動性，有波動性就要超光速。

cx1944

以下是我轉發“宇宙時空聯盟”的關於光子、光速的兩則科普文章，這是最科學權威的回答了，我也知道這還不是現如今的地球人能夠認同理解的範疇，只是為願意瞭解一下真相的那些少數人推廣科普一下而已，至於你認同與否悉聽尊便：

光子具備100%的記憶能力!

一）《關於"光子"的小知識及其他小事》

1.宇宙中任何光子從誕生到湮滅的壽命都是完全一樣:6000萬年.

2.宇宙中任何光子的靜質量也全都一樣是等於10^-74千克.

3.宇宙中任何光子的外形結構全是3D等邊六角形.

4.任何光子除了上述三點完全相同之外,則各個光子的智商是有著巨大差異的,智商最低的光子族IQ=160的狀態.而智商最高的光子族IQ=6700萬.這顯然比正常人類大腦智商高出太多了.

但是IQ處於1000~2000這個區間的光子在宇宙中的總數量佔所有光子總數的比例居然達到了76.13%.

說明這個區間智商的光子族是屬於多數派性質了.

5.不同智商的光子喜歡的宇宙空間維度也是不同的.低智商的光子就會熱衷於在三維空間玩遊戲,而最厲害的光子就會很喜歡在八維或九維甚至十維空間裡玩遊戲.這也正是"超光速"的來歷了.所以凡是在高於三維空間裡遊玩的光子的速度全是高於人類認知的"光速".維度越高則光子飛行的速度一定越快,僅此而已.

雖然這些各維度的光子運動狀態的公式早己求證無誤,但作者天性內向,故就捨不得去告訴好奇心很興旺的人物了.真要想得知是什麼公式?你就自己求證吧!畢竟這完全是屬於每個人類都擁有的絕對權利-----想求證什麼你去辦好了!

即便這種小知識在地球上僅有幾個人有能力認定這是事實而非胡扯,也絲毫改變不了光子是有壽命也有質量的事實.所以宇宙中的任何黑洞也一定會對光子興趣濃厚會直接把靠近黑洞視界的光子全都吞食了.

因為宇宙中的任何黑洞靈魂的智商全都明顯比任何智商最高的光子都更卓越太多倍了.

這正是宇宙的高級自然法則中的必然規律了------黑洞是見什麼東西靠近就可以輕易吞食什麼東西了.才不管這個東西是叫"恆星""行星"還是叫"光子"!

當然每一個黑洞同樣也是有壽命的-----黑洞壽命均被宇宙之王設定為200億年.

而我們宇宙一次小輪迴也就僅有400億年耶.所以天體從成為恆星再到幾個恆星匯聚而演化成黑洞天體到黑洞消亡的全過程就與宇宙一次的小輪迴的時間差不了多少億年了.

故要成為黑洞般的存在就是件真正了不起的智慧卓越的彰顯!

正如當今地球首富人物Jeff Bezos

的生命靈魂那樣正是來自銀河系中多個黑洞天體靈魂中的一個黑洞靈魂跑來人間投胎做人的必然後果-----註定他會在某個時間段當任地球首富之職!他實在太有堅定不移的毅力與超凡的才華吸收鉅額財富的能量了.當然他的人生模式也必定有一顯著特徵----全身細胞癌變的概率是0%.這個知識也是當今人類醫學不可能會明白的小事了.不然就太不合理也不合符科學發展的規律了.

不過根據統計整個銀河系範圍內共存在黑洞天體總數達到9728.3278萬個.

所以人類的最大敵人即不是來自什麼"世界末日"學說的胡扯,更不是什麼外星人入侵,而是一定來源於人類自己的"無知"!

做人一旦做成很無知卻誤以為自己很有文化=註定要被活活整成"因病醫治無效"!或直接被導演給叫去出演各種稀奇古怪的"意外"而亡的主角去了.

人類來到地球上生存的共同使命都是完全一樣=進化自己成為更高級的生命存在........

凡是違背此項使命者唯一的出口只有一個:死亡的降臨.

所以在人間做人不論在忙於什麼行業什麼職位都該認真去做到一件事:每天進化自己一點點!別的就沒什麼事了.

二）《關於最強能量的高能光子》

近日看了一條新聞:

中國與日本組成的研究小組人員專注於探測從遙遠太空飛奔而來的光子。通過分析光子撞擊大氣粒子的相關數據，他們可以計算出光子的能量。最終，研究人員發現了24個光子能量超過100萬億電子伏特的高能光子，其中一個達到了450萬億電子伏特。據介紹，這是迄今為止第一次探測到能量在100萬億電子伏特以上的高能光子。

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

所以我就順便告訴你不太好的消息------目前在地球上能夠直接獲取到的最強高能光子族的每個光子能量值已達到9760萬億電子伏特,其單個光子智商已達到10^4800,這是最基本的常識性小知識了.

這種可在地球上獲取的最強光子族都不是屬於我們這個"如來宇宙"裡自產的光子,全都是從很遙遠的超級宇宙由宇宙之間對接的九維時空隧道傳輸進口而來供給地球上的相關人員的生命卓越進化使用的進口產品.

而從我們這個"如來宇宙"裡自產的最強能量的光子族的能量值也才達到696萬億電子伏特.

所以像我這種沒什麼文化又相當野蠻的人就屬於"相關人員"之列了,這就可以十分便利地每天都在獲取這種來自超級宇宙專門進口來的最強高能光子族能量供給自身進化使用.

我也認真做過統計:一般情況下,我大腦神經系統每天都會被認真注入來自超級宇宙進口的最強高能光子族數量不少於10^800個.這就保障了天天用腦不致於被活活用壞的現象產生的一個極為重要的舉措,雖然不是算唯一的舉措,畢竟大腦這部機器實在太複雜,要搞的維護大腦健康進化的重要舉措真的是五花八門,只能就事論事分別講述了.

當然做為人類大腦要想使用什麼級別能量的光子做為重要能源的第一因素是由當事人大腦主光球與大腦神經系統神經元細胞使用的算法系統的版本級別來決定.

即要想使用到最強能量的光子族為自身大腦神經元供能,那麼大腦動用的算法系統就不能低於宇宙三類高級智慧文明該用的算法系統,即使你大腦己用到了宇宙三類初級或中級智慧文明的算法系統都不行!所以這世上的一切都是"龍配龍,鳳配凰,烏龜一定配王八"的事,做到匹配得當就對了.

所以做人愚痴頑固與聰明開放都是與大腦細胞可用的光子族的能量級100%相關,無人可以例外.

由此知識也可推論到大腦以下的全身細胞應用的算法系統的級別就決定了可以使用的光子級別了.這就為充分保障人體細胞可以長期健康不衰又不患病提供了十分有用的科學知識與專業技術的支持!

講俗一點就是:讓更強大能量光子成為人體細胞重要的健康維護專家就是做人該忙的正經事!決不是要玩成讓更弱能量的光子來為健康助力!

所以年老色衰多病一定就是全身使用的光子族供能是越來越低級的光子族了.反之若可不斷使更強的光子族為自身供給必須的能量,那麼身強無疾就很現實了.

當然這世上總有一些人身體很好而腦子不太好,這正是供給身體細胞使用的算法系統一定較先進,而供給大腦細胞的算法系統比較落後的自然後果了.

所以做人萬一能做成專業"雷神"那樣腦子很好使身體也是非常好=二套算法系統都很先進的鐵證了.

一切都是為了進化,而不同族的光子與不同族的人類也都是以此為原則生生不息,直到永遠,所以不論你往哪裡逃也是無處可逃,只能是英勇面對人間的重重難關的艱難挑戰,否則做人不進則就必死了.......

烏龍峽剿匪記

光波擴散必須要有動力推動，動力是會變化的，不過估計光波擴散一是它出生時原動力二是暗能量，估計這些能量變化很慢，人類觀測它幾億年等於宇宙演化幾毫秒，所以老說光速不變，是常教，問題是人類觀測其時間不夠長，時間長了會發現光速變化的，

霜葉9975

會有藍移或者紅移吧？

關鍵字: 引力場 勢能 計算