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光没有质量,所以引力几乎为零,黑洞把光吸住了,怎么解释?有质量才有引力,不矛盾吗?

十万个为什么 空空 2025-4-15 23:37:20 45次浏览

关于问题光没有质量,所以引力几乎为零,黑洞把光吸住了,怎么解释?有质量才有引力,不矛盾吗?一共有 2 位热心网友为你解答:

【1】、来自网友【质子教授】的最佳回答:

在解释黑洞的吸引力时,我们需要先理解引力的本质和光的性质。引力是由物体间的质量或能量密度引起的作用力,而光是一种电磁波,它没有质量,但具有动量和能量。这些概念之间的关系可能看起来有些矛盾,但在深入探讨之前,让我们先了解一下什么是黑洞。

黑洞是一种极端的天体,它的引力非常强大,以至于它们能够使光线在逃离它们的时候弯曲或被捕获。黑洞是由质量非常庞大的物体形成的,比如巨大的恒星或恒星系的核心。当这些物体耗尽燃料后,它们就会塌陷并形成极度紧凑的结构,从而形成黑洞。

现在让我们来解释黑洞如何把光吸住。尽管光没有质量,但是它具有能量和动量,这是由于它的电磁场与电荷粒子相互作用而形成的。根据广义相对论的描述,质量和能量都会导致空间和时间的弯曲,这是由于质量和能量形成的引力场的存在。由于黑洞具有极度强大的引力,它们会扭曲和弯曲周围的时空,从而扭曲和弯曲通过黑洞的光线。

在引力场中,物体的运动速度受到扭曲和弯曲,这被称为引力透镜效应。这个效应使得光线的路径在引力场中发生偏转,从而使我们观察到的星系、星云或黑洞的形状与它们实际上的形状不同。对于黑洞而言,它的引力场是如此之强,以至于光线无法逃脱黑洞的引力场,所以我们看不到黑洞本身,只能观察到黑洞周围的物质被它们吸引的情况。

黑洞把光吸住的另一个重要因素是它们的事件视界。事件视界是一个物体必须达到的最小距离,才能够逃脱黑洞的引力。一旦物体穿过了事件视界,它就无法逃脱黑洞的引力,最终会被吸入黑洞内部的奇点。由于光是一种无质量粒子,它的速度是恒定的,即使是通过引力场传播,它的速度也是不变的。当光线穿过黑洞的事件视界时,它被黑洞的引力牢牢吸住,无法再继续前进,最终落入黑洞的内部。

另外,引力不仅与物体的质量有关,还与其能量和动量有关。光线是一种传递能量和动量的粒子,因此它也会受到引力的作用。当光线经过引力场时,它会受到引力的作用,因此它的运动路径将会弯曲,最终落入黑洞的引力井中。

总的来说,黑洞把光吸住的原因与其强大的引力场有关。尽管光没有质量,但它具有能量和动量,这使得它受到引力的影响。由于黑洞的引力场极其强大,它会扭曲和弯曲周围的时空,从而影响光线的传播路径,使光线无法逃离黑洞的引力。此外,黑洞的事件视界也是光线被吸住的重要因素,当光线穿过事件视界时,它就被黑洞的引力永远困住,无法逃脱。

总之,黑洞把光吸住并不矛盾,因为光线虽然没有质量,但它具有能量和动量,这使得它受到引力的影响。黑洞的强大引力场和事件视界也是光线被吸住的原因。

【2】、来自网友【星球上的科学】的最佳回答:

茫茫宇宙,最快不过光速,最神秘不过黑洞,在现代物理学中,光速和黑洞一直以来都是热门的话题,黑洞是一个密度可以大到连光都无法逃逸的一种天体,可以吞噬一切物质,而光具有目前真空中传播最快的速度。黑洞可以吞噬一切物质, 那为什么连光都无法逃脱呢?

但有质量才有引力,光没有质量,黑洞为什可以吸住光?

先来认识一下黑洞,其产生过程类似于中子星的产生过程,就是说如果一个恒星在准备灭亡时,核心在自身重力的作用下会迅速地收缩,塌陷,发生强力爆炸,而当核心中所有的物质都变成中子时,收缩过程就会立即停止,被压缩成一个密实的星体,同时也压缩了内部的空间和时间。

但在黑洞情况下,由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去,连中子间的排斥力也无法阻挡,中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末,直到最后形成体积无限小、密度无限大的一种星体。

而正是由于黑洞的体积小密度高,所以它产生的引力场极为强大,以至于任何物质进入到黑洞内,便会被吞噬掉,我们都知道光速可以说是事物的最极限运动速度,达到了 3*10^8m/s,但是黑洞的脱离速度竟然超过每秒 30 万公里。

因此,我们可以看出在黑洞面前光速也只能算作“龟速”,众所周知,世界上没有任何东西可以跑得比光还快,但是光都无法离开黑洞的表面,天文学家们也曾断言几乎没有光子能逃脱黑洞的吸引与追捕,任何靠近它的物体都会被吸进去。

并且,我们要知道黑洞的质量是非常大的,没有上限,根据科学家们的探究发现黑洞引力的影响范围的关键在于其黑洞质量的大小,也就是说黑洞的质量越大,其引力的影响范围也就越大,一般来说黑洞的质量都是非常大的,那么引力的影响范围可想而知!

回到问题中,要想搞明白这个问题需要从本质上来理解,首先就是牛顿经典力学的万有引力定律。

万有引力定律是经典力学中的代表,在宏观,低速领域都能完美的解释。

其表达的是:任意两个质点之间都存在相互吸引的力,大小和质量之积成正比,和距离成反比。

按照定义,我们可以得出,引力的作用效果是瞬间产生的,也就是说:引力是超距作用的。

但随着物理学的发展,万有引力定律的弊端也逐渐显现出来,比如万有引力定律无法解释为什么所有的物质引力质量和惯性质量相同等等现象。于是到了 1907 年,爱因斯坦提出了广义相对论,将牛顿的万有引力定律和狭义相对论进行了推广,从而解决万有引力定律的局限性。

引力的本质

在爱因斯坦的广义相对论中,把引力描述为:引力是质量扭曲时空的几何现象,而且还指出物体会使周围的时空发生弯曲,如果物体质量大,那么造成的时空曲率就越大,反之,物体质量小,所造成的时空曲率就越小,即便是光在经过大质量物体的时候,传播路线也会发生弯曲。

因此,引力的本质就是时空的弯曲。

在物理学中,质量表达的是物体所含物质的多少,其数值并不会因为物体的状态、形状和位置而发生改变,是物体的基本物理属性之一,而光其实是有质量的。

关于光没有质量的这种说法并不准确,实际上应该说光没有静止质量。根据爱因斯坦的质能方程 E=mc^2,光虽然没有静止质量,但它却具有动质量,其质量可以表达为 m=E/c^2,在研究微观粒子时(尤其是做粒子对撞实验过程中),就可以这样表述质量的大小。

对于光来说,由光子所组成,而光子从出生时就具有最高的运动速度,并且没有加速过程,这也就是相对论中所说的没有静止质量,但在真空中却有着恒定的运动质量,因此光是有质量的。

黑洞为什么可以吸住光呢?

上面已经说到了光虽然没有静止质量,但它却具有动量。

光是由光子组成,而且其中每个光子都携带着能量,公式为 E=hν,当光子以光速运动,就产生了动能,根据质能等价转换 E=mc2=hν,我们可以得出单个光子质量是 m=hν/c2,也就是说光子也是有“质量”,自然光就会受到万有引力的影响。

我们要知道在物理学中,光总是以直线在时空中前进,但是黑洞作为宇宙内引力最强大的天体,严重弯曲了时空,进而导致每秒 30 万千米的光在经过黑洞周围时,传播路线也会发生改变,进而被吞噬,严格意义上来说,所谓的黑洞吞噬光,其实就是扭曲。

之前我们已经说了,黑洞是目前我们人类已知的最大引力场,而我们宇宙的本质是几何构造,任何的天体只需要引力达到一定,它就可以对空间进行扭曲,光也会受到万有引力的影响。

这样一来,在空间弯曲后光线也就弯曲了,再加上如果物体的速度达到 11.2km/s 的第二宇宙速度时候,也可以被称为逃逸速度,那么就能挣脱地球引力的束缚前往太阳系其他天体,但是对于黑洞来说,他的逃逸速度已经超越光速,因此具有动质量的光只能被黑洞吞噬,从而无法逃逸出去。

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