分享

光并非是没有质量的

 昵称48860834 2019-12-28

  很多人说光是没有质量的,但事实上这并不十分准确。事实上应该说光是没有静止质量,而是具有动质量的。关于这个问题,爱因斯坦在狭义相对论中的质能等价部分有提到,他认为质量和能量其实是一回事,是一个东西的两个方面。而且,我们可以用质能方程E=mc^2,来进行换算器。

image

   我们可以举个例子来理解一下,我们可以把你的所有现金当成是一个整体,那质量和能量就是美金和人民币的关系,你有多少钱,其实和你手里的美金还是人民币本身没有关系,即使你全部换成了人民币,你这个人民币其实还对应着一定量的美金,我们通过把这种转换关系叫做汇率,其实也就是质能方程中的c^2。而光很多人喜欢叫它纯能量,但它真的没有质量么?按照刚才的例子,你也不难发现,光也应该质量,这个质量就是能量出于c^2。 既然光是有质量的,那么就是可以用牛顿的万有引力定律。牛顿告诉我们,万物都有引力,这是一种吸引力,地球之所以绕着太阳转,就是因为它们之间存在引力,并且牛顿还给出了具体的万有引力公式,万有引力定律的发现,是17世纪自然科学最伟大的成果之一。它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来,对以后物理学和天文学的发展具有深远的影响。它第一次解释了(自然界中四种相互作用之一)一种基本相互作用的规律,在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。

   根据万有引力公式,我们知道引力和质量成正比,和两个物体之间的距离平方成反比。牛顿的这套理论其实描述宏观低速的物理学现象极其的精准,不仅如此,这套理论经过许多数学家的神级之后还能预测许多天文现象,比如:哈雷彗星的周期,海王星的位置。

image

   而牛顿在思考这个理论的时候,曾经有个著名的思想实验叫做:牛顿大炮。他就想,如果有个炮弹提高到一定的位置,然后松手,那这个炮弹就是掉在地上。如果,有大炮把炮弹打出去,可能会是一个抛物线。如果我们假设这个炮弹是一个理想的大炮,这时候我们让大炮打出去的炮弹快到一定程度,那这个时候炮弹可能就能绕着地球转圈。 我们把贴着地面飞的绕圈的速度叫做第一宇宙速度,对于地球来说,这个速度就是7.9km/s,把摆脱地球的速度叫做第二宇宙速度,这个速度是11.2km/s。而黑洞是什么呢?对于黑洞来说,它的第二宇宙速度特别特别大,要大于光速。由于光是有质量的,因此它参与到万有引力的作用中,也就会被黑洞给吸进去了。

image

   不过,关于“引力”,目前的主流的理论其实是爱因斯坦的广义相对论。爱因斯坦的理论和牛顿理论最大的不同在于:时空观的不同。牛顿认为运动和引力场是和时间、空间没有任何关系的。而爱因斯坦则认为,这是有关系的。爱因斯坦在狭义相对论中就统一了时间和空间,认为它们并不是相互独立的,而应该被并称为时空。而光速就是时空的特殊属性,光速描述了两个时间之间的时空距离。 而进一步,爱因斯坦认为,引力的本质其实是时空的弯曲。很多人都说光是没有质量的,那为什么光无法逃脱黑洞的引力?具体来说,我们拿太阳和地球来举例子,太阳的质量压弯了周围的时空,而地球绕着时空的“直线”(一般被称为测地线)在运动,我们从二维的角度来看一下。

image

  当然,理论是可以乱说的,但到底能不能成为主流的科学理论还是要看是不是准确。爱因斯坦的理论能够成为主流的理论就在于这个理论真的超级准确,历经了一次又一次的考验,完胜了牛顿的理论。但这也就算了,它还结局了牛顿理论一直没解决得了的进动问题。同时,科学家利用广义相对论还预测了黑洞和引力波的存在,而这两者我们现在也都证实了确实是存在。 这才使得广义相对论被整个主流的科学界所认同。而在广义相对论中,光之所以逃脱不了黑洞,说白了就是黑洞使得时空发生了的剧烈的扭曲。光到了黑洞周围的时空时,沿着测地线在运动的宿命只能是掉落到黑洞当中。

image

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多