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如果光没有质量,为什么它会受到黑洞的影响

 炫叶楓雪 2019-05-09

对于我们这些做过一些太空作业,对光和重力的性质有基本了解的人来说,我们可能会觉得有很多答案。这两件事对已知的宇宙,以及我们对宇宙的认识都有巨大的影响。

我们听过这样的格言,没有什么能逃脱黑洞的引力,我们经常认为黑洞是宇宙的真空吸尘器,它可以吸收整个星系和任何有质量的东西。我们还认为光是由无质量的光子组成的,是宇宙中移动速度最快的物体,大约以每秒30万公里的速度移动。那么,如果光没有质量,那么黑洞对它有什么影响呢。20世纪最重要的发现之一,也是爱因斯坦相对论的重要基础之一,就是光以光速运动,大约30万公里/秒。有趣的是,这是一个恒量,这意味着光比,不能移动快慢速度。每一个观察者,不管他们的速度移动,或光源的速度移动,还将测量光束以同样的速度移动。

有一个像光速这样的常数,它不像宇宙中其他可观察到的现象和几何图形那样,根据角度而改变,这使得它非常有价值。爱因斯坦在他的狭义相对论中使用它作为一个公认的假设,它帮助建立了他关于时空几何的想法,以及时间如何基于引力和速度相关的因素流动。也许对这个讨论最重要的是,爱因斯坦提出了一个与牛顿对引力的传统定义相反的观点。爱因斯坦提出宇宙中的大物体具有扭曲时空的能力,而不是牛顿将引力定义为两个都拥有质量的物体之间的引力。换句话说,当考虑到一个被扔出的棒球的匀速轨道,然后它缓慢地向地面划出一道弧线时,爱因斯坦不相信这代表了引力的拉力。

令人惊讶的是,同样的事情也发生在没有质量的光上。当光经过黑洞时,当它在时空的直线上移动时,它不会加速它的加速度,这和质量有关,因为光的速度是恒定的。然而,光的频率被这种时空几何畸变所改变,这影响了我们可以观察到的光的颜色。这种现象被称为引力红移或蓝移效应。发出的颜色与被观察到的颜色相比,会受到可见光光谱中光的位移的影响,无论是更接近蓝色还是红色。

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