黑洞是如何吸引光的

相信学过物理的大多都听过“没有什么可以逃脱黑洞引力”的谚语，我们经常认为黑洞是宇宙真空吸尘器，可以吸收整个星系和其他任何有质量的物质。那么光有质量吗？黑洞是如何吸引光的呢？一起来了解一下吧。

光有质量吗 黑洞是如何吸引光的

光有质量吗

光有能量，质量和能量是统一的，因此光有质量。

很多人通常会把能量和质量区分开，能量是能量，质量是质量。实际上，这个观念不太符合如今的主流科学理论。根据爱因斯坦的狭义相对论：质量里还有能量，能量里还有质量，它们其实是一回事，是一个东西的两面，就看你如何测量。

通常所说的质量是指物体在静止状态下的质量，光虽然没有静止质量，但光拥有能量，通常将光看作纯能量的载体。光子的能量为E=hv，其中h表示普朗克常数，v表示光的频率。光的频率越高，所携带的能量也就越多。

根据爱因斯坦的质能方程E=mc^2，质量和能量是物质同一属性的两种度量方式。推导一下便可知，光的质量为hv/c?，光的这种质量被称之为动质量。

黑洞是如何吸引光的

什么是引力？

传言牛顿是因为苹果砸到了脑袋，想出了万有引力定律。万有引力定律表明两个有物质量的物体之间会存在相互作用，这种物体之间相互吸引的力被称之为引力。小到粒子、大到天体，都必须要遵守。通常，两个物体之间的距离越近、质量越大，它们之间的引力越强。

黑洞是宇宙中引力极强的天体，如果光没有质量，那么光就不会被黑洞所吸引。前面我们推导出光具有动质量，那么光被黑洞所吸引，也就可以理解了。

不过爱因斯坦的广义相对论认为，引力本质上是空间弯曲，只要有静止质量的物体，便会使空间弯曲。质量越大，弯曲效应越显著，引力也就越大。

爱因斯坦关于引力的观点，已经被大量非常精密的实验所证实。比如，对水星近日点进动的解释、对光线偏折角的准确预测。如果使用牛顿的引力理论，前面所说的这些现象都无法很好的解释。爱因斯坦的引力理论比牛顿的引力理论更为完善。

为什么黑洞能吸引光？

光在大质量天体周围传播时，由于时空弯曲产生的偏转角约为a≈4GM/(dC?)，其中G为万有引力常数，M为天体的质量，d为光与天体的距离，C为光速。可以发现，在公式中根本就没有光的动质量。这从侧面反映了，光被黑洞吸引与光有无质量无关。

大家可以尝试着利用上面的公式计算一下光在太阳周围的偏折角。太阳的质量约为1.99x10^30千克，万有引力常数为6.67x10^-11牛·米?/千克?，光速为3.0x10^8米/秒，光与太阳的距离算作1米。最终得出来的结果为角度，需要除以3600，化作角秒。

如图所示，太阳使附近的光线产生的偏折角为1.75角秒，经典力学预言的角度大约是它的一半。

黑洞是宇宙中引力效应最强的天体，大量的质量集中于一点，便会使空间产生非常大的弯曲。而光总是沿着空间中两点之间最短的距离传播，当空间被弯曲了，光看起来走的是曲线，实际上走的是空间中最短的距离。当光经过黑洞周围，看起来似乎被黑洞所吸引，就是这么个原理。

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