光子没有质量，黑洞是如何吞噬光子的呢？

发布者：青衫磊落 2023-6-30 19:17

黑洞，是宇宙中最神秘最诡异的天体，它具有超强的引力，能够吞噬一切靠近的物体，哪怕光都不能逃脱黑洞的魔掌。

光，大家都知道，是宇宙中飞行速度最快的物体，生下来就以光速飞行。同时，光还具有另外一个重要特点，它没有质量，而有质量才有引力。

既然光没有质量，飞行速度又如此快，黑洞是如何吞噬光子的呢？

首先，简单介绍一下黑洞的诞生过程。

通常情况下，我们所说的黑洞指的是“恒星黑洞”，也就是恒星死亡之后产生的黑洞。大质量恒星燃料耗尽之后，没有了核聚变对抗自身强大的引力，于是在自身重力的作用下，恒星物质开始急剧向内坍缩，最终会形成中子星或者黑洞，取决于恒星质量大小。

如果恒星的质量足够大，自身的引力也会很大，不断核外电子会被压缩到原子核上，连中子也会被完全碾碎，最终坍缩为体积无限小，密度无限大的致密小点，也就是奇点。

一个体积无穷小，密度无限大的奇点产生的引力是无与伦比的。本质上来讲，黑洞其实就是奇点本身，只不过每个黑洞都有自己的事件视界，很多时候我们认为事件视界内部就是黑洞。

我们都知道，光是宇宙的极限速度，但是黑洞的逃逸速度超过了光速，所以说没有任何物体能逃脱黑洞。光速飞行的物体在事件视界上恰好可以不被吞噬，围绕黑洞旋转，但无法逃离黑洞。

黑洞的质量都很大，而且是很有上限的。不过不管黑洞的质量有多大，光子本身是没有质量的，黑洞到底是如何吸引光子然后吞噬光子的呢？

牛顿的万有引力定律告诉我们，引力的大小与质量成正比，与距离的平方成反比。同时还表明引力是一种超距作用，是瞬间传递的。

但随着现代科学的发展，万有引力定律的局限性逐渐显现出来，只适用于弱引力场环境。而爱因斯坦提出的广义相对论，很好地对万有引力定律做了补充推广，突破了万有引力定律的局限性。

广义相对论表明，引力的本质其实是时空弯曲，是一种几何效应。物体会使得周围时空发生弯曲，质量越大，时空弯曲的曲率也就越大。当物体经过弯曲的时空时，也会沿着弯曲的时空行走。

你可能会说，光没有质量。但这种说法其实并不严谨。更准确地说应该是：光没有静质量，但有动质量。

爱因斯坦的质能方程E=mc^2表明，能量和质量是等价的，光虽然没有静质量，但具有动质量，光生下来就必须以光速飞行，而且没有任何加速过程。

光是由光子组成的，光子本身就是能量，有一个公式可以计算光子能量：E=hν，再根据质能公式可以计算出光子的动质量为m=hν/c2。

既然光子具有动质量，自然也会受到引力的影响，会受到周围弯曲时空的影响。

从广义相对论的角度来讲，光子被黑洞吞噬并不是因为引力，而是因为弯曲的时空。黑洞的质量很大，可以把周围的时空结构拉伸到极致，无限拉伸，相当于创造了一个无限深的引力井，即便是光速飞行的光子飞进引力井时，也是无法逃脱的，因为引力井的深度无限。

其实也可以从逃逸速度的概念理解黑洞吞噬光的问题。大家都听说过逃逸速度的概念，比如说地球的逃逸速度为第二宇宙速度，每秒11.2千米每秒。黑洞也是一种天体，它也有自己的逃逸速度，只不过黑洞的逃逸速度超过了光速，所以即便光子以光速飞行，仍然不能逃脱黑洞的魔掌。

光速，在我们眼里如此之快，人类难以企及的速度，但在浩瀚宇宙面前，即便是光速也显得太慢了，甚至慢如蜗牛！

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