当前位置:首页 > 信息发布

光没有质量,黑洞为什么可以吸住光?

微商货源信息发布   发布时间:2020-10-20   发布者:koubei5
光子的质量?

关于“光的质量”问题,历来有许多的争议。按照目前主流看法,光不具有静止质量,还具有动质量。具体什么意思呢?

这里就要提到狭义相对论,尤其是质能等价这个部分(也就是我们很熟悉的那个公式E=mc^2的相关理论)。

历来很多人都将它和原子弹或者核反应联系到一起,实际上,质能等价具有普世的,这个理论的提出先于原子弹原理,并且不局限于解释原子弹的爆炸威力的。爱因斯坦是在1905年提出的质能等价,而原子弹的原理要到1938年才由几位科学家提出。(难不成爱因斯坦未卜先知了?)

质能方程其实告诉我们这么一个道理:

质量里其实 还有能量,能量里其实还有质量,它们是一个东西的两个面。

(我们常看到的“质量转为能量”的说法是对相对论的误解,如果你对此有怀疑,可以好好翻一翻爱因斯坦的论文或者取翻一翻大学的物理学教材。)

光具有能量,因此它也具有质量,只不过它的质量应该是它的能量除以光速的平方,也就是:m=E/c^2。而我们把这个“质量”也叫做动质量。

因此,光并不是没有质量,它只是没有静止质量。

那么,黑洞为什么可以吸引光呢?

爱因斯坦的广义相对论

要理解黑洞的吸光问题,本质上是引力的问题,我们可以先从爱因斯坦的广义相对论入手。

其实一直以来对于“引力的本质”经历了科学家们激烈地争辩,也都没有得到什么实质的进展。牛顿认为引力是一种超距作用,意思是说,如果太阳突然消失了,那么太阳系中绕着太阳转的天体都会立马沿着切轨道的切线方向径直飞出去。

为什么是一种超距作用呢?其实牛顿自己也说不清楚。后来,爱因斯坦在他的广义相对论中就提出,引力的本质是时空的弯曲。

由于太阳的质量很大,会弯曲周围的时空,而其他的行星其实是沿着时空的“直线”(这里也叫做测地线)在做运动。著名的物理学家惠勒曾经这么概括广义相对论对于引力本质的诠释:

物质告诉时空如何弯曲,时空告诉物质如何运动。

那这和光会不会被黑洞吸引有什么关系?

我们都知道,黑洞属于超大质量的天体,10倍太阳质量以上的恒星在演化的末期有可能就会形成黑洞。黑洞基本上算是宇宙中最恐怖的天体了,逮到什么吃什么。而它之所以可以这么猖狂的本质原因就在于它能够把对于时空的弯曲程度是巨大。

这样的扭曲程度以使得当光经过黑洞附近时,沿着时空测地线运动的结果就是掉到黑洞当中。这也是为什么光会被吸入到黑洞中的原因。

这个理论看起来很神奇,而且对我们而言,“时空”究竟是看不见,摸不着。那这个理论到底对不对呢?

我们都知道,爱因斯坦之前的主流引力理论是牛顿的万有引力定律,要比较谁的理论更接近于真实说白了,只需要通过观测和实验即可。1919年,天文学家爱丁顿就带团队观测了光线偏折,结果表明爱因斯坦的理论比牛顿更接近于观测结果。

不仅如此,牛顿力学一直无法解决的水星进动问题,在爱因斯坦的广义相对论看来根本不是问题,也轻易得到解决。

除了这两个之外,还有引力透镜,引力红移等现象都证明了广义相对论的正确性。

更狠的还有,勒梅特利用广义相对论和哈勃的观测到到的红移现象预言了宇宙起源于一次大爆炸,这也是我们目前对于宇宙起源的主流看法。

而史瓦西为代表的科学家们还利用广义相对论预言了黑洞的存在。除了黑洞,广义相对论的神预言还有引力波。

以上这些预言都最终被观测结果所证实。

基于对于观测和预言的结果,科学家们才接受了广义相对论为主流的引力理论。

最后,我们来总结一下,引力的本质是时空的弯曲。而黑洞之所以可以吸光是因为它把时空弯曲得特别厉害,使得光在周围沿测地线运动时就会掉落到黑洞当中。

,

要想理解光子是否会受到黑洞的吸引,需要解决两个问题,其一是引力的物理机制,其二是光子的本质。

自上个世纪以来,人类的认识超出了宏观的范围,使作为物理背景的空间效应逐渐地显现了出来,比如任何物体都具有波动性。

此外,普朗克常数h的被发现,说明我们的宇宙是量子化的。还有一个发现也是意义非凡的,卢瑟福用电子轰击原子,意外地发现,只有极少量的电子被反射回来。这说明原子的质量集中于很小的区域,原子的体积是由电子高速运动所形成的。

上一篇:夜晚的星光都是数千万年以前发出来,所以今天看到的一切都是假的吗?

下一篇:美国宇航局的火星直升机,将如何到达火星?并在火星上飞翔呢?

 2    1 2 下一页 尾页


光没有质量,黑洞为什么可以吸住光?评论(共有 0 条评论)

我要点评光没有质量,黑洞为什么可以吸住光?
用户名: 密码: (游客无需填写密码)

验证码: 看不清楚,点击刷新 (如果提示验证码过期,请点击验证码刷新。)
【提交后需要审核】