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如果光子的质量为零,为什么它们会受到引力的影响呢?

 辷盀 2016-06-22

如果光子的质量为零,为什么它们会受到引力的影响呢?

问:我们知道黑洞会对物体产生引力作用。那么,为什么无质量的光子进入黑洞之后却无法逃脱出来?万有引力不是与质量有关的吗?黑洞之中是否还有另一种力还是光有质量的吗?

答:这是一个很好的问题!

如果根据牛顿的引力理论,作用在质量为0的粒子上的引力将是为零,所以引力不应会影响到光。事实上,根据牛顿引力定律,黑洞应该不存在:无论引力有多么强大,光总是能逃脱!

然而,我们知道牛顿的引力定律只在某些情况下是正确的,即粒子运动的速度要比光速慢得多,这时的引力较弱。但这肯定不是黑洞附近的情况!在我们试图理解黑洞是怎么回事的时候,我们需要考虑更一般的引力定律,这就是爱因斯坦的广义相对论(General Relativity)。

如果光子的质量为零,为什么它们会受到引力的影响呢?引力弯曲空间

根据广义相对论,引力不是一种力!相反,引力只是影响所测的距离有多远,以及从一个地方到另一个地方的最短路径是怎样的形状……所有粒子都会沿着这些“最短路径”运动。注意,到目前为止,我这里并未提及质量,因为这个法则适用于所有的物质和能量,无论它们是否具有质量!实际上就是引力的本质就是使空间发生弯曲,在此的物体都会沿着这个弯曲的空间运动,包括光在内。

结果是在非常靠近黑洞的地方,这些最短路径没有穿过事件视界……因而,包括光在内的任何东西都无法逃脱黑洞的引力场!

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