2020-01-06 12:08:56 佚名

ataman

首先光不是什么实物粒子，光是电磁波的一种。它的传播需要真空介质，真空介质实际上就是空间几何。光的运动是能量在介质的振动传播，并不是光的实体在移动。因此光的运动其实是会受到空间几何的影响，光的运动路径体现了该时空的空间几何和时空的性质。

关于空间几何，在牛顿时代认为时空是绝对的，时间与空间相互独立。空间几何像数学里的三维空间坐标都是绝对的垂直的，是永远不变的。就是欧几里得几何，平行线是不会相交的。

但是到了爱因斯坦的广义相对论时代，对时空和空间几何的看法变了，认为时空不是绝对的，时间和空间是一体的，没有绝对的时间和空间。时空几何其实就是引力场的分布，因而时空几何是一个非欧几何，平行线可以相交。

“平行线可以相交”这个例子其实可以在日常生活中发现，如果我们在地球上建造一个500米宽度的大型建筑，两个相距500米的柱子都是用铅垂线来测量的，均垂直于地面，地面的水平面用水平尺来测量。那么按(欧几里得几何)道理这些柱子都应该是平行的，但是实际上这些柱子是指向地球的球心位置，因此这些柱子是不平行的，最后会相交。同样建筑的地面看上去是水平的，如果用激光测量地面，中心要高于两边，水平的地面其实是一个球面，这就是地球引力场的分布几何造成的。

其实激光的线路也不是完全是直的，也是弧形的！宇宙中找不到也造不出一根数学里的绝对直线，只有近似的直线。

这个原理结合狭义相对论被爱因斯坦推广到了宇宙，创立了广义相对论，就是空间几何其实是引力场分布的几何，是非欧几何。空间是可以弯曲的，没有绝对的时间和空间，宇宙是时间与空间组成的四维时空几何。

黑洞是广义相对论计算出来的特殊空间的特殊物质，是一个密度极大体积为零的特殊物质（它应该是四维物质）。在哪里空间几何被极度弯曲，导致光被困在黑洞视界内的空间几何里，而不是因为光的质量被黑洞的引力所吸引引起的。

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维度开拓者

要讨论黑洞，最严谨的语言是「空间」。用「引力」讨论黑洞，虽然非常方便、直观，但却容易陷入这个问题一样的逻辑之中。

用空间的语言看黑洞，那光线就不是被黑洞吸住的，而是光自己就不向外运动。

光会沿着「测地线」长度的极值运动。所谓测地线，就是「直线」的一种推广。在平直的空间中，比如一个平展的桌面上，两点之间最短的距离，就是直线。所以说，在平直空间中，光在均匀介质中走直线。

而在扭曲的空间中则不一样，举个常见的例子：如果你观察北半球的飞机航线，从中国飞到美国，总会先向北，然后再向南。很多人不理解为什么。

其实这时因为这条航线最为节省时间。

地图的空间实际上是扭曲了的，而这个弯曲的航线却恰恰就是地图上的测地线。

黑洞也会扭曲时空，而光线在扭曲了的时空中运动，仍然会按照测地线来运动。问题是，黑洞视界内的测地线不与外部相交，光也就无法逃出黑洞。

章彦博

要想理解光子是否会受到黑洞的吸引，需要解决两个问题，其一是引力的物理机制，其二是光子的本质。

自上个世纪以来，人类的认识超出了宏观的范围，使作为物理背景的空间效应逐渐地显现了出来，比如任何物体都具有波动性。

此外，普朗克常数h的被发现，说明我们的宇宙是量子化的。还有一个发现也是意义非凡的，卢瑟福用电子轰击原子，意外地发现，只有极少量的电子被反射回来。这说明原子的质量集中于很小的区域，原子的体积是由电子高速运动所形成的。

综上所述，宇宙是由量子构成的，而且空间不空和物质不实。由此，我们获得了一个有机的量子景观：

离散的基态量子构成空间，受到激发的量子成为光子属于能量的范畴，由高能量子组成的封闭体系就是物质。

于是，宇宙中的一切物理现象，都可以归结为空间量子的不对称碰撞💥。比如，高速运动和加速运动以及微观粒子的存在，都会引起空间量子的不对称碰撞，从而使物体的速度受到空间的限制，使物体具有惯性，使微观粒子具有显著的波动性。

万有引力也不例外，同样是由量子的不对称碰撞所引起的。作为封闭体系的物质，其封闭性小于1，会对外辐射热能使空间量子获得能量。由于能量高的量子会降低物质的封闭性，所以两物体内外侧的量子碰撞是不对称的，由此形成的空间压力差就是万有引力。

上述引力机制，要求受力物体具有两个特性，其一是拥有体积，其二是辐射热量。对于封闭体系的物质，显然是满足这两个条件的。所以，任何物质都会彼此吸引，并由此称之为万有引力。

光子的情况比较特殊，本质上其仅只是离散的量子。虽然，量子的角动量是普朗克常数h且大于零，说明量子具有质量和体积。但是，量子的质量非常小，其对外辐射的热能远远小于作为封闭体系的物质辐射的能量，两者属于不同的层次。所以，就万有引力而言，量子的辐射是可以忽略不计的。

于是，作为激发量子的光子，只能借助其体积感受空间量子的不对称碰撞。也就是说，光子对光子或对物质都不具有吸引力，然而物质却能够对光子产生吸引力。如果光子的能量增大，光子的等效体积就会变大，对此可以用光子的动质量来表示。

至于黑洞的情况，由于其密度及其巨大，使物质的运动和斥力都远远无法抗拒引力的吸引，会无限地聚集在一起，相互挤压，使封闭体系解体，还原为离散的量子。所以，黑洞是一个由高能量子组成的巨大的封闭体系，与电子和质子属于同一层次的物质。

综上所述，光子会受到黑洞的吸引落入其中。然而，一旦处于黑洞之中，光子之间就不再有引力了，只存在着相互之间的弹性碰撞，由引力转变为斥力。这也是为什么，黑洞最终会在巨大的爆发中，结束其诡异的一生。

淡漠乾坤

光没有静质量，不会受到引力作用。但按照爱因斯坦的广义相对论，引力场中的时间-空间不再是平坦而是弯曲的。爱因斯坦早就预言，当光线经过太阳这样的恒星就会发生偏折，爱丁顿等就通过天文观测验证了相对论的预言。对于黑洞这样大质量和强引力的天体，更是会造成强烈的时空弯曲，导致光线因为时空的弯曲而无法逃逸。

黑洞是密度极大的天体，巨大的质量和强大的引力使得其表面的逃逸速度大于光速，包括光在内的所有都无法逃逸。根据相对论，当大质量天体坍缩时，其表面的时空会发生弯曲，一旦坍缩到黑洞这样的致密程度，黑洞就相当于时空中的一个奇点，黑洞表面的时空已经弯曲的连光线都无法逃脱了。

人们也把黑洞周围逃逸速度等于光速的界面称为视界，物质和光等辐射只能从视界外进入黑洞，而无法从视界中逃脱。所以黑洞的视界就是分割线，以内的物质和信息都无法向外传递。除了霍金预言的黑洞辐射之外，黑洞就是这样一个只吃不吐的家伙。

量子实验室

这是个非常有价值的问题。这个问题需要重点讨论两个问题:一个是光的本质问题，另一个就是黑洞影响光线传播的问题。

首先关于光的本质，目前我们认为的是光具有波粒二象性，也就是说光既是波，又是粒子。这两者并不冲突。说到这儿就要讲到一个看似不是很出名实则个人十分钦佩的物理学家——德布罗意。作为一个因为兴趣爱好而半路出家的物理爱好者，却发现了物质具有波动性，从而统一了物质和场，成为了波动力学的创始人。德布罗意的发现，将物质和波统一到了一起，也就是说光既是一种粒子，又是一种波。单个光子出现的位置有一定的偶然性，但一旦粒子数目多了，就会服从一定的统计规律了。那说到这儿，就得讨论光究竟有没有质量这个问题了，因为这直接关系到下一个问题的讨论。

目前的主流观点认为光子没有质量，一旦一个粒子有哪怕一丁点儿质量，它的速度都不会达到光速，因为在无限接近光速的时候，其质量也变得无限大，如果再加速就需要无穷的能量。因此只有没有质量的光子才可以达到宇宙的最高速度——光速。但光子携带能量，根据光子携带的能量有公式可以计算光子的质量，携带的能量越大其质量也就越大。因此，我们说光子没有静质量，只有动质量，我们也不可以把一个光子囚禁让其静止，光子必须时刻保持光速运动。

那黑洞是怎样影响光线传播的呢？难道是因为光子有质量而将光子主动拉进黑洞里去了吗？个人认为应该不是这样的。根据相对论的说法，引力实际上是时空弯曲的表现，也就是说大质量的物体其周围的空间本身就不平坦，而光线总是沿着它认为的最短距离前进。这样，在空间弯曲后光线也就弯曲了。当空间弯曲程度很大的时候，光线前进的最短距离就是黑洞内部了，因此光线就逃脱不了黑洞了。

最后说点自己脑子也没有转过弯来的题外话。这个根据高中物理公式很轻松得出来的结论到底有什么问题？自己觉得不对劲但想不出问题出在哪。公式如下:mv²÷r=GMm÷r²，这其中的m，也就是环绕物体的质量是可以约掉的。也就是说和环绕物体质量没有关系。这个可以作为这个问题的解释吗？是不是强引力、微观、高速状态不适用？似乎有些不对。恳求各位大神帮忙解惑，不胜感激。

张家小智儿

如果根据牛顿万有引力定律，重力对质量为零的粒子没有作用，所以重力不会影响光。事实上，根据牛顿的万有引力定律，黑洞就不应该存在，无论引力有多强，光总是能够逃逸的。然而，牛顿万有引力定律只有在某些情况下是正确的，当粒子的速度比光速慢得多和引力很弱时。当研究黑洞的工作原理时，需要考虑更普遍的引力定律，也就是爱因斯坦的广义相对论。

根据广义相对论，引力不是一种力！而是时空中的一种扭曲，任何大质量物体都会扭曲它周围的时空，质量越大，时空扭曲越厉害（上图）。引力影响任何有能量的东西，广义相对论中的引力源被称为应力-能量张量，包括能量密度、动量密度、能量通量、动量通量（包括剪应力和压力）等。虽然光没有静止质量，但它仍然有能量，因此在广义相对论中会受到引力的影响。因为E=mc2，质量贡献了大量的能量——所以，质量大的物体有很强的引力场，其他项可以忽略不计，这就是为什么牛顿引力定律如此有效的原因。

所以当光穿过一个大质量物体周围扭曲的时空时，看起来是会发生弯曲，但其实只是大质量物体周围的时空扭曲了，光线在这个弯曲的时空中还是沿着一条直线传播。光还是走了最短的路径，虽然看起来有点弯曲，像是影响了光的运动。而黑洞这使空间弯曲成一个点，因此，光其实沿着“直线”进入黑洞的。

上图的引力透镜效应的观测验证了爱因斯坦广义相对论的正确性。

总结一下就是：牛顿认为在没有其他力的作用下，物体会沿直线运动；爱因斯坦接道，是这样的，但是直线在弯曲的空间中不是直线。

科学闰土

牛顿的万有引力定律告诉我们，有质量的物体之间会产生引力作用。而光子的静止质量为零，但它们却会被黑洞的引力所束缚住，这用万有引力定律无法解释。而且，万有引力定律也不能预言黑洞的存在。

原因很明显，牛顿的引力理论有局限性，无法解释上述现象，所以还有比它适用范围更广的引力定律。鉴于此，爱因斯坦在1916年创立了广义相对论，这个理论直到现在还是适用范围最广的引力理论。

广义相对论指出，引力其实是物体弯曲时空所表现出的几何效应，而非是物体之间的吸引力。如果一个质量体弯曲空间，那么，即便是没有静止质量的光子从附近经过也会沿着弯曲的空间运动，从而表现出引力作用。当年，爱丁顿正是利用背景星光经过太阳附近所表现出的偏转现象来证实广义相对论。

从广义相对论的引力场方程中可以推导出，宇宙中存在着可以束缚住光的特殊天体—黑洞。由于黑洞的质量都在一个奇点中，这会使周围某一范围内的空间发生极大幅度的弯曲。如果光进入黑洞的弯曲空间中，将无法从弯曲空间中逃脱出来，这样看起来就像光被黑洞的引力吸引住一样。

广义相对论非常成功，它还预言了物体在空间中加速运动会辐射出引力波。在爱因斯坦做出这个预言整整一百年之后，物理学家终于通过双黑洞合并事件直接证实了引力波的存在。

火星一号

这个问题可以分两部分来讨论。

首先，是关于黑洞的起源问题，黑洞起初是英国地理学家约翰·米歇尔，在1783年提出，他当时提出的想法是如果一颗星球质量和太阳一样大，而直径只有3千公里，那么这颗星球的特定范围内会有巨大的引力，就连光也难以逃脱。

等到20世纪初期，爱因斯坦广义相对论认为引力的本质是质量超大的星体造成它的周围时空弯曲，而且质量越大曲率越大。相对论的提出更是佐证了黑洞的存在。

1919年英国物理学家艾丁顿是爱因斯坦坚实的粉丝，他在日全食时通过观测发现巨大恒星引起光的偏转，当然黑洞同样如此。在恒星中，由于太阳的质量不是很大，造成的时空变形也很轻微，只有距离太阳很近时才能观察到。相对于太阳光，远处恒星的光非常微弱，只有在日全食发生、太阳光线完全被遮挡住时，才能观察到附近恒星光线的偏折。

以上多种理论和实验印证了黑洞的确可以把光吸走，怎么也逃脱不了。

其次，有很多人很了解物理学，他们认为既然光没有静止质量，怎么能被黑洞吸收呢？不是只吸收有质量的物质吗?