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黑洞为什么能吸引光(黑洞为什么吸光)

质量产生引力,但光速没有质量,黑洞为何还能吸引光呢?

我们都听说过黑洞这种神秘的天体,每个黑洞都有一个事件视界,任何事物一旦越过事件视界,就会有去无回,无情地被吞噬,哪怕光也不例外。

黑洞为什么能吸引光(黑洞为什么吸光)

但有一个问题。

黑洞吞噬物体其实也有引力的作用,黑洞超强的引力不放过任何物质。但有质量才能产生引力,而光线是没有质量的,为何还会被黑洞吞噬呢?

如果单纯地用牛顿的万有引力定律,我们并不能很好地解释这种问题,而爱因斯坦提出了著名的狭义相对论和广义相对论,可以很好地解释光为何会被黑洞吞噬。

黑洞为什么能吸引光(黑洞为什么吸光)

首先从狭义相对论来看,质能方程E=mc^2告诉我们,质量和能量其实是等价的,是一个事物的两面性,而且两者可以相互转换。这个公式反过来也可以这样表达m=E/c^2。

这说明光其实也是有质量的,只不过它没有静质量,有动质量。也就是说,光只能以光速飞行,而且一出生就必须以光速飞行,没有任何加速过程(至于为什么会这样,之后会分析)。

如果狭义相对论的这种解释还不够简单明了,那么用广义相对论就简单多了。

牛顿的经典力学认为,时空是绝对的,静止的,引力的传递也是瞬时的,不需要时间。牛顿虽然提出了万有引力定律,但他并没有解释万物之间为何有引力,引力到底是如何产生的?

这个问题留给了爱因斯坦,他用广义相对论很好地诠释了引力的本质。

广义相对论告诉我们,引力其实是不存在的,引力只是时空弯曲的表象,也就是说,引力的本质其实是时空弯曲。

黑洞为什么能吸引光(黑洞为什么吸光)

比如说,地球围绕太阳运动,是因为太阳巨大的质量压缩了周围的时空,从而使得地球沿着使用的测地线运动。

当然,使用弯曲并不仅仅是一个方向,并不是向下,在太空中也没有所谓的“上下”概念,使用弯曲的方向是朝着物体的质心。平时我们用“弹簧床”的概念描述时空弯曲其实并不严谨,只是一种通俗的描述方式,更严谨的弯曲形式如下:

黑洞为什么能吸引光(黑洞为什么吸光)

还可以换一种方式理解为何光会被黑洞吞噬。

因为任何天体都有一个逃逸速度,而黑洞的逃逸速度必须是超光速,所以光速飞行也逃脱不了黑洞的“魔掌”。

每个天体都有自己的史瓦西半径。何为史瓦西半径?一个天体的逃逸速度为光速时的半径。比如说地球的史瓦西半径大约只有9毫米,太阳的史瓦西半径大约3千米。也就是说如果把地球压缩到直径9毫米的大小,就成为了一个黑洞。

黑洞为什么能吸引光(黑洞为什么吸光)

而黑洞的事件视界就是以奇点为中心,史瓦西半径为半径的球面。只要不越过事件视界,理论上就可以逃离黑洞,一旦越过事件视界,就算是光速飞行也逃脱不了。

温馨提示:通过以上关于质量产生引力,但光速没有质量,黑洞为何还能吸引光呢?内容介绍后,相信大家有新的了解,更希望可以对你有所帮助。