為什麼光子沒有質量,還可以被黑洞吸引?
就我所知,光子有波粒二象性,它的粒子形式是沒有質量的那麼則G=mg,m=0 G自然也就等於零。為什麼還可以被黑洞吸引?
光也要「走路」啊,要沿著路走啊,這個路是時空里的路啊;
黑洞是時空的屬性,是時空的奇點,光在時空里走路的盡頭就是黑洞啊;
樓上的都是正解。被吞噬的是承載光的時空。
被吸引不是看質量,得看動量。光子雖然靜止質量為0,但人家動量大於0。
我記得高中物理中說光子沒有靜質量但是有動質量的,可以用德布羅意波公式來計算。
光子並沒有被吸引,它還是沿著空間走直線,只不過空間彎了,所以光跑不出來了
謝邀。一個沒有在不匿名的情況下答過題的小透明,不知為何被邀請來答題,真是誠惶誠恐。
有答主已經根據狹義相對論中運動質量的概念對光子運動受到引力場影響的現象做出了解釋,這對於應該對物理沒什麼了解的題主來說應該已經是足夠了。
另有答主提到廣義相對論,但是並沒有展開說,我就簡單以我堪比劣質科普讀物的水平對此說明一下:
在廣義相對論中,我們使用流形(manifold)的概念對時空作出定義。數學上不準確地說,流形在每個局部都可近似地看作歐氏空間並建立坐標系:這正如我們可以將明明不平直的地球表面繪製成二維的地圖那樣。
但是熟悉地圖的朋友們都知道,在描繪大尺度的地表的時候,其圖形會發生明顯的形變;即使是描繪的範圍比較小的地區(比如學校地圖),由於實際上地表並不平直,其表現還是會有我們無從分辨的形變。這種形變說白了,就是在將非平直的表面作平直表現的時候,對於不同的地區,地圖採用的比例尺實際上有微小的差異。在微分幾何中,為了精確地描述這種情況,我們引進的就是度規(metric)。度規在某種意義上可以理解為對流形作歐氏空間近似時使用的比例尺,在流形上的每個點會取特定的值。
在流形上定義一個度規,這就是大多數相對論性引力理論當中採用的時空(spacetime)概念。
光線在時空中的運動,滿足一種數學要求,即測地線(geodesic)。這是歐氏空間中的「光沿直線傳播」的推廣,因為在彎曲時空中已經沒法定義直線了,你可以想想怎麼可能把一根直線放在球面上。測地線的數學定義還要引進聯絡(connection)的概念,這裡就不說明了,感興趣的同學可以自行了解,但其物理解釋是很清楚的,就是不受外力(注意廣義相對論已經不使用「引力」的概念了,所以這裡引力並不算在其中),它還有很好懂的性質,那就是它是兩個端點之間距離最短的路徑。對於我們來說,最熟悉的案例可能是球面上的大圓。(不知道的請去自己百度一下球面大圓與球面距離。)
測地線的要求跟直線不一樣,它在觀測中也不一定表現為直線。還是以地圖打比方,如果你從中國乘飛機去美國東海岸,你可能會發現它的路線在地圖上不是直線,而是要路過阿拉斯加之類的高緯度地區,這是因為這才是實際上最短的路線。而地圖上的直線,實際上並不是測地線,更不是最短路線。
由於質量的存在(準確地說是能動張量的存在),時空並不是平直的、符合歐氏幾何的,我們只能使用流形的語言來描述它。當人類以歐氏空間的認識方式去觀測非歐氏空間的時空時,以測地線運動的光子,其運動無法使用直線來刻畫。這樣,我們會觀測到,光子在引力場(彎曲時空)中不以直線運動。
至於黑洞,其具備的時空結構使得其中出發的任何的類光測地線(這個詞你們就不用深究了,反正光是這麼運動的)都無法越過事件視界。舉施瓦西時空(Schwartzschild spscetime,Eintein場方程的一個重要的解)中的黑洞為例,其時空度規在事件視界(不知道這個概念的話就不用討論黑洞了……)上「爆炸」了,通俗地說,這附近地圖的比例尺特別大,在事件視界上變成了無限大。對於由內向外想靠近事件視界的觀測者來說,其前方的距離實際上是無限的,所以就算以光的速度,也無法在有限的時間內離開。這樣,施瓦西黑洞就把光捕獲了。
如果把光在空間中的傳播比做車在路上跑,那麼引力引起的光徑改變相當於把車跑的路拉彎了~黑洞就是把路拉成了操場跑道。。。
因為它有能量呀!
光子不是被吸引,而是黑洞彎曲了時空,光錐是向內的,也就是說時空的方向是向著黑洞中心的,所以看起來光子被黑洞吸引了
廣義相對論告訴我們光會在重力場下彎曲,你說它沒有靜止質量是對的,但不代表它沒有質量。別忘了質能方程。
謝邀,恩,在相對論中,物體的質量不是一個恆量,他與速度有如下關係m=m0/(1-v^2/c^2)^0.5, 式中c為真空中的光速。
這就是相對論的質速關係,m稱為相對論質量,又稱為動質量。
m與m0的差別只在物體運動速度很大,與光速可比擬時才顯示出來。
質速關係式已為實驗所證實。質速關係式表明:物體的速度愈大,其質量愈大,速度為零時質量最小,這時的質量就是靜質量。
所以, 光子運動必然產生質量,根據萬有引力定律F=GMm/r^2(標量式,此公式沒有向量,嚴格講應有向量)黑洞會對光有吸引力。
再由萬有引力定律,用微積分得引力勢能W=-GMm/r。
由萬有引力提供向心力,有GMm/r^2=mv^2/r(v第一宇宙速度),設V為第二宇宙速度,由0=-GMm/r+0.5mV^2,有V=根號2*v,若v=c,光也逃脫不了黑洞。
簡單說:光子沒有質量不代表不被黑洞吸引,黑洞是無法被直接觀測的,只能通過黑洞附近的天體運動異常來被觀測,所有關於黑洞的圖片都是電腦合成的,因為它不發光也不反射光。
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