光一直以光速向前傳播，可為何光逃離不了黑洞？
（本文冗長。最後有一句話比喻，通俗易懂。）
一句話：因為在黑洞內部，光錐是永遠向內的。
（一）
首先解釋一個關鍵的概念，什麼是「光錐」。
簡單地說，光錐就是光的時空路徑——注意是「時空」，而不是「空間」。即，在某時某地發射一閃光，此後光傳播所經歷到的時空區域就是「光錐」。換句話說，就是能看到這個閃光的時空區域。當然，這嚴格說是未來光錐。
這樣說還是很抽象，舉個1維空間的例子。這個世界不妨稱之為「1+1維」時空（因為是1維空間+1維時間）。簡單起見，假設光速為常數 v=1。
時間 t = 0 時，在空間坐標原點 x = 0 處發生一閃光。這時，因為光以有限的速度 v = 1 傳播，其路徑就是 x = t 或者 x = - t。這裡有兩條路徑，因為在一維空間里，光能朝「前」、「後」兩個方向傳播。
畫在 (x, t) 平面上，光的時空路徑 x = t 或者 x = - t 就是通過原點的45度角射線。這射線就是「1+1維」時空的光錐。如下圖所示，紅色射線就是光錐。
在這個「1+1維」時空里，只有在光錐上的點，才能看到閃光。比如 (x = 2, t = 1) 這個點，就不在光錐上，也看不到閃光。因為在 t = 1 秒的時候，光還沒有傳播到 x = 2 處。x = 2 處只有在等到 t = 2 時才能看到閃光，於是 (x = 2, t = 2) 這個點正好就在光錐上。
上面這個例子很容易推廣到真實的「3+1維」時空（3維空間，1維時間），只不過這時候射線變成了錐子（當然是3維的錐子），所以叫光錐。
所以光錐是時空的一個截面，維度比時空少一維。光錐的存在正是因為光速有限。
更物理地說，光錐是時空的一個「界限」，即，能發生因果關聯與否的區分邊界。因為光速是最大速度，光在光錐表面傳播，其他信號在光錐內部傳播，所以光錐內部就是可發生信號聯繫（因果關聯）的區域，光錐外則是不可能有因果關聯的區域。
以下圖為例（引子wiki）
這裡展示的是「2+1維時空」：2維空間（橫向）+1維時間（縱向）。A代表某時某地一「事件」，光錐內部（上圖黃色區域）就是A事件未來可影響到的時空區域，比如B點（下部黃色區域代表可以過去可能影響過A的時空區域）；而光錐外的其他區域，過去、未來都不可能與A事件發生關聯，比如C點。
（二）
回到光傳播的問題上。
廣義相對論說，時空可以彎曲。於是在這個彎曲的時空里，光就不一定走 x = t 或者 x = - t 這麼簡單的直線了。比如在「1+1維」的時空里，光的路徑可能就是這個樣子：
根據時空彎曲的程度，光可以走各種扭曲的路徑。
上圖中，雖然光的路徑已經被扭曲，但是左邊 x1(t) 還是在朝「左」傳播，右邊 x2(t) 還是在朝右傳播。那麼一個自然的問題是：有沒有可能扭曲成這個樣子：
也就是說，無論光自己以為在朝哪個方向傳播，實際上都是在朝左傳播？回答是當然可能！這正是光無法離開黑洞的關鍵！
具體而言：對於比較正常的時空里的正常的光錐，光可以（沿著光錐表面）向前後左右任意空間方向傳播。但是在黑洞內部，光錐被扭曲，光錐的所有空間方向都朝向黑洞內部，使得光只能向內傳播。
（三）
以最簡單的不帶電不旋轉黑洞即「Schwarzschild黑洞」為例。
下圖（引自wiki）中左邊白色區域為黑洞外，右邊黑色區域為黑洞內。在左邊即黑洞外，光錐比較正常，光可以朝兩個方向傳播——比如朝左也就是背離黑洞，或者朝右也就是朝向黑洞。
如果我們靠近黑洞，如下圖（引自wiki），光錐開始扭曲，明顯開始朝黑洞傾斜。於是光傾向於向黑洞（朝右）內傳播，只有少部分可以背離黑洞（朝左）。
如果我們進入黑洞內部（黑色區域），如下圖（引自wiki），這時，光錐完全被扭曲，光錐的任何方向都是指向黑洞內部。也就是說，光無論怎麼傳播，都是在「朝內」傳播。
下圖（來自網路）是個更形象的說明：
圓柱代表黑洞視界，圓柱內是黑洞內，圓柱外是黑洞外。黑洞外光錐被扭曲的不厲害，光可以朝向黑洞也可以背離黑洞。黑洞裡面，光錐完全倒向黑洞內，光錐的所有方向都指向黑洞內，於是光無論朝哪個方向傳播都是在向內傳播。
總之，一句話，在黑洞（視界）內部，時空被扭曲了——只有向內，沒有向外。
最後，如果覺得還是很抽象的話，可以考慮這樣的例子（雖然不嚴謹，但本質上一個道理）：你在坐高鐵，你以為你可以來回走動，但是因為你不可能比高鐵走的更快，所以在地面上的人看來，你只能永遠在朝前走，就像光在黑洞內只能永遠朝里走。
真空光速就現有理論而言是一個常數，並且相對論認為真空光速不隨參考系的改變而改變（不管是慣性還是非慣性參考系）。那麼黑洞究竟是怎麼回事呢？
首先題主的思維還停留在Newton力學時代。儘管Newton力學計算出的視界半徑和廣義相對論給出的Schwarzschild半徑是相等的，但二者的計算方法和物理意義完全不同，並且就現在的科學水平而言後者才是正確的計算方法。Newton力學的計算方法很簡單（Newton力學計算出的半徑實際上是逃逸速度等於光速的半徑，也就是小於這個半徑的地方發射的光子無法逃逸到無窮遠處，但是可以離開黑洞。當然，這裡光被當做常規物體考慮，速度是可以減小的，這當然是荒謬的），我就不寫了，只在這裡看看廣相怎麼計算Schwarzschild半徑的。以下內容抄襲自天概課本：
按照廣義相對論，在靜態且球對稱質量分布的情況下，球外部的時空度規由Einstein場方程的Schwarzschild解給出，即Schwarzschild度規。在這一度規下，時空間隔為（習慣上，取光速c=1）
度規是廣義相對論描述時空結構的一種數學工具，本書並不要求讀者具有廣義相對論的基礎知識（比如答主本人就不具有2333），但我們可以這樣來理解(4.44)：在遠離球體的地方，也就是當r→∞時，引力趨於零，時空就變為平直時空，此時(4.44)就回到我們熟悉的狹義相對論的形式（取光速c=1）
容易看到(4.44)和(4.45)中，區別只在於等號右邊第一、二兩項的係數（它們分別相應於度規的時間分量和空間的徑向分量）。平直時空即(4.45)中，這兩個係數都是1（忽略正負號）；而(4.44)中，這兩個係數都與1有了偏離，這表明時空產生了彎曲，且偏離越大，時空也越彎曲。在質量M給定的情況下，顯然r越小時這種偏離越大，表明引力場越強時，時空就越彎曲。因此，Schwarzschild解(4.44)給出的是彎曲時空的度規，它表明，時空彎曲的程度是與物質分布密切有關的，時空彎曲的程度也代表了引力場的強弱程度。把引力場與時空彎曲聯繫起來，這正是Einstein引力理論的基本思想
(4.44)表明，時空度規有兩個奇點，它們分別是（這裡恢復光速c的通常表示）
其中
稱為Schwarzschild半徑，我們看到它與Newton引力半徑
恰好相等。
的球面稱為視界（horizon），視界以內是黑洞，光不能從黑洞中逃逸，這與上面Newton力學的簡單分析結果（答主註：已從略）是完全一致的。但兩種理論給出的光子運動圖像有本質不同。Newton理論認為，光子可以從黑洞裡面發出併到達黑洞以外的某個高度，然後再返回。而廣義相對論卻認為，光子不可能離開黑洞，即使從黑洞表面
處發射的光子，也只能始終沿黑洞表面（視界）環繞運行。因此，黑洞的視界也稱為單向膜，任何物體（包括光信號）都只能向視界裡面落去，而不能從視界裡面出來。（答主註：此處討論僅限於經典物理學，實際上量子力學允許黑洞中的粒子逃逸，詳情請見Hawking radiation）
以上。
光不是向前傳播，而是順著道兒走。黑洞把道兒彎了，光就走不出去了
簡單說（簡單說意味著不嚴謹，只是類比，不能用來做論據等等意思）
你在地球上，一直向前走，為何不能走到距離北京無窮遠的地方？
同樣，光也是一直向前走的，但是空間的彎曲使得光的「前」實際上是指向黑洞裡面的。
人是可以在有限時間內走出視界的,如果我們使用運動者身上建起的坐標架的話,你不會感到有絲毫的變慢,空間距離還是那麼長,所用時間也只是黒洞遠離運動者的時間(每一個運動者當然地認為自己是靜止的).但如果用在無限遠處的靜止的觀測者的時空坐標來看運動者的話,運動坐標架時間軸上的每一瞬間在接近視界時會變換為越來越大的時間間隔.(有人無聊的話可以做個觀測量投影就看出來了,但注意喲,不要用席瓦茲坐標,因為視界在席瓦茲坐標中是個數字奇點)最終無究遠的人會認為運動者將用無窮多的時間走出視界.
光的確是一直在往前飛的，但是黑洞（普通物質也在改變，但是他們質量不夠，改變數很小）改變了他周圍的空間曲率，也就是改變了時空的構造，改變了測地線。換句話說，光在往前飛，但是黑洞規定了哪裡是前。在某一個範圍內，只有朝向黑洞才叫做前。所以光跑不出那個區域。
人造衛星也一樣，受到地球重力是要朝下掉的，不過由於地球表面是彎曲的，兩者的彎曲程度相同時就永遠掉不下來了。在愛因斯坦看來，是時空本身彎曲了，物體在彎曲空間中沿著最節省能量的路徑來走，表現得就像是在地球周圍做圓周或者橢圓軌道運動。
換成光，也是一樣的，由於時空自身是彎曲的，光沿著最節省的路線（測地線）來走。在黑洞視界內部，由於時空結構發生了變化，空間中指向黑洞中心的方向與時間方向發生互換。在視界外光或者其他物體沿著最省能量的路線走時，其時空坐標中的時間增大的，物體總是朝未來走的，不會回答過去。對應到我們這裡，在視界內部，物體總是要向黑洞內部方向走，才最節省能量，因此光最後會掉下去。
所以，一句話，是因為時空結構發生了變化，就像有的朋友之處過的那樣，光跑不出「籠子」，時空這個籠子本身是彎的，光只好跟著彎進去。用Penrose diagram(將時空在共形不變意義下緊化到一個有限的區域）可以很好理解
考慮Schwarzschild黑洞（有質量,但沒有角動量和電荷）
光在圖上以45°傳播,所以一旦進入事件視界之內,光的最終結局都是進入時空奇點。
當然對於有裸奇點的黑洞, 光是可以逃逸的, 但這違反宇宙監察假說。
在目前的理論物理研究層面上，對黑洞的機制和光速的研究都不夠充分，我們只能先說，假設光速是恆定不變的，假設黑洞是存在的，那麼垂直面發射的光為何不能逃逸。關於這個問題的理論非常多，最大的疑問是，如果光子沒有質量，那麼引力如何對光子發生作用，如果光子具有一定的質量，那麼廣義相對論需要做重大修正。
在各種假設理論中，我比較傾向於黑洞對視界半徑內造成的時空扭曲。不變的光速可能是在圍繞著奇點的扭曲空間里運行，而無法達到半徑以外的空間。也可能是時間扭曲，導致在半徑以外的觀測者，由於時間參照系的差別，觀測到光子逃逸的時間變得無限大。
以上完全是個人猜想。
光是電子進行能級躍遷發射出來的，黑洞裡面連電子都不能獨立存在了，還有個蛋的光啊！
如果一定要讓黑洞里有光，那你從電磁波的角度理解不就行啦，光想要前進，需要交變的電場在前方感應出交變的磁場，逃離引力場的光發生紅移，也就是說交變電場要想在遠離引力場的方向產生交變磁場，需要花費更多的時間，和更長的距離，黑洞的引力場強到讓交變電場在遠離他的方向產生交變磁場所花費的時間無限長，也就是說此路不通，而在相反的方向產生交變磁場則不需要時間，這樣一來，光子一產生就一頭扎進黑洞裡面去了，光子腦殘了嗎會往黑洞外面跑？！
物理小白，數學腦殘，有沒有高手可以把我這個解釋用數學推導一下？
黑洞扭曲了空間
這道題有無數的解法。除了以上各位大神的數學解法，
還可以———
引力大的地方，空間是彎曲的，解出一個完全閉合的封閉空間的解。光一進去，繞封閉空間運行，當然出不來了。
還可以———
引力紅移
在引力場作用下，光的頻率會改變，波長會被拉長。解出一個紅移速率為1（波長為一條直線）的解。波的能量為0。光子已經喪失能量。
還可以
直接計算一個星球逃逸速度為光速的解。
還可以
…………方法太多了。每個方法得出的答案都可以解決問題
這個問題實在太大了，我學識有限，不知怎樣回答。我因邀請而來。
我個人認為，人類對黑洞的認識實在小得很，正如梁海所說：有一個說法是所有物理定律都在事界內失效。
霍金認為：黑洞是有毛的，即有粒子（虛粒子）走出來。霍金一直希望他的這個理論能拿諾貝爾獎。
附：
引力透鏡效應並沒有講光能逃離黑洞。
引力透鏡：光線在引力場中發生偏折，就象光線從空氣進入玻璃一樣，玻璃能用來做透鏡使物體成像，引力場也一樣。引力透鏡效應是阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論所預言的一種現象，由於時空在大質量天體附近會發生畸變，使光線在大質量天體附近發生彎曲（光線沿彎曲空間的短程線傳播）。如果在觀測者到光源的視線上有一個大質量的前景天體則在光源的兩側會形成兩個像,就好像有一面透鏡放在觀測者和天體之間一樣,這種現象稱之為引力透鏡效應。對引力透鏡效應的觀測證明阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論確實是引力的正確描述。
站在視界外的人觀察一個落向視界的物體，會看到這個物體無限接近視界，但是永遠不會落進去，最終好像是停留在視界表面上了。設想在視界內部也是如此，從視界內往外發散的光，速度不會變，但是因為時空彎曲到極致的影響，時間無限趨向停止，因此光永遠也到達不了視界之外。這只是猜想，奇點附近到底發生了什麼，還沒有人能說清楚吧。
描述這個問題的時候，人們通常用「粒子化」的語言描述光，彷彿光是某種以光速運行的物質。然而引力無法統一於其他作用力的根結在於引力現在只能被幾何化描述，是完全不同的語言。對此問題，幾何語言的描述是：黑洞是時空的一個解，黑洞邊界構成一個事件視界，將時空分為兩塊。光的軌跡作為一條測地線，不存在穿越事件視界的解，就好比雙曲函數里的漸近線，無限接近永不達到，更不提穿過了。
1：先說引力的事，你在地球上與地面平行扔一個石頭，扔出的速度越慢，石頭落地的時間越短。假如你力氣很大，你把石頭扔出，石頭在空氣中飛了1個小時落地了，好吧，你可以有更大的力氣，你把石頭扔出後，石頭繞地圖轉了一圈，回到你腳下時，落地了。如果，你再稍稍用點力， 發現石頭不會落地了（不考慮大氣的阻力），它開始繞地球轉了。 這時，石頭變成了人造衛星。而你扔出石頭的速度必須達到7.9km/s，這時石頭會繞著地錶轉。這個速度叫第一宇宙速度，也叫環繞速度。公式：
石頭繞地球作圓周運動的力來自萬有引力：
這個力的大小：
F＝GM*m/r^2 ＝m v^2/r
G:萬有引力常數，已知值
M：地球質量,已知
m: 石頭的質量，已知
r: 地圖的半徑, 既圓周運行的半徑，已知
v:石頭圓周運行的速度
可以算出，v^2＝GM/r, 可以算出v=7.9km/s
2:好了，在1中，我們看以看到， 如果你在一個星球發射一個繞星球轉的 衛星，衛星需的最小發射速度與 這個 星球的 質量與半徑有關。 我們把這個星球換成太陽， 如果想 繞太陽 轉，速度必須達到：11.2km/s
3: 那如果 想繞 銀河系中心轉呢？ 還是上面的公式，速度要達到16.7km/s
那只有一種原因，就是時空速率要無窮大。無窮大的時空曲率在現實中是否存在，也是個問題，尚未被證實。
你一直往前走為何走不出地球？
兩種情況可以類比。
因為光雖然沒有靜質量，但有能量。對於黑洞來說（或者對於量子物理來說），靜質量和純能量，都是質量的不同表現形式而已，簡稱，都是質量。都會受到大質量星體如黑洞引力吸引。
事實上太陽那麼大的星體，也可以吸引光子，只不過因為太陽質量太小，引力沒有強大到完全「吸住」光子，對於飛向太陽的光子來說，只是在靠近太陽的時候，原本直直的飛行軌道，朝太陽稍微那麼偏移扭曲了一下下，軌道被太陽掰彎了，然後路過太陽後，遠離太陽繼續跑了。
如果你是光子，如果你不看任何參照物，你會認為自己是直直的走，但事實上，你的空間方向被太陽引力掰彎了，方向被改變變了，你作為光子，可能被引力「忽悠」到了原本去不到的地方，而你作為光子是不知道的。假設太陽面對地球時，背後有一個光源，在空間上看，光源正好被太陽擋住，作為地球人的你用望遠鏡本來是無法看到這個光源的。我作為一個光子，從這個光源發出後，原本不可能發射到地球，但因為被太陽引力拉了一下，彎了，恰好就飛到了你的望遠鏡里，你就看到了太陽背後的那個光源。原本看不到光源卻被看到了，這就叫引力透視。
你作為地球人的角度看，你就會看到---------太陽的旁邊有一個光源，而不是事實上的太陽後面有一個光源。說明，空間被引力扭曲了。兩點之間直線最近，既然光子前進路線被彎曲了，說明你看到的光子，走的路要比本來的直線路徑要長，因為光子無法超光速，所以你看到的光子，事實上比你想像的要更早從光源發出，說明時間也被引力扭曲了。
以人的角度觀察宇宙，光速決定了時間，光在三個維度的方向決定了空間，因為光子被引力吸引了，運行軌道被扭曲了，所以人觀察到的宇宙，靠近引力場的地方，時空被扭曲了。但以光子的角度說，我光子一直都在朝前走，沒有異常啊。
我看還是別扯了
從達利那幅畫開始
時間——永恆的時間就被妖魔化了
讓我們擼一下自己的腦幹
是的 我敬佩霍金
也敬佩愛因斯坦
但我更欽佩實驗物理學家的無懈可擊的驗證
現在越來越多的證據證明
在永恆的物質世界裡
所有的幻象都來源於一個命題——即偉大的愛因斯坦那個偉大的相對論
到現在為止，光，這個折磨人的小東西都還沒有在廣義的世俗的思維當中被歸為一個毫不奇怪的類別——————————————物質，堅定的物質，一種輕的，符合牛頓第二定律的物質，他直線行走，勻速前進，碰壁而過，或者是碰壁而入，或者是直線返回————是的，他是物質，不知不扣的物質，既然他會逃逸出來————任何一種物質都有輻射性，而所有的輻射都會總結在一種更宏大的光譜圖譜裡邊的，像牛頓的七色光，像元素周期表，我們貌似已經找到答案：
世界有物質構成，這些所有的物質都因為自身膠合能力和自身內部的運動力而產生變化。
而黑洞應該是我們對於新物質的一種期許————密度非常大，以至於發出的輕微的輻射我們現階段無法測量，是的，黑洞和光在所有的物質大家庭里，在輕和重這一條直線上，分布在我們現在所認知的兩端，就是這樣。而時間，則是永恆的徹頭徹尾的一個永遠的概念。我們所有的人都生活在地球之上，牛頓是最靠譜的。
所有的物質：我們現在無法測量的物質我認為不是我們的認知出了問題，而是我們測量世界的尺子出現了問題我們用老尺子測量新事物，就像是用一個孩子的手去拿一個已經長大的而且是無法把握的東西，毫無疑問，我們的手也要隨之長大：
以前我們都知道我們認知大範圍包括幾種狀態：固態，液態，氣態，但是在新的範圍里這應該也是一條兩端無限延長的直線，在這個軸上，根據我們的認知，我們應該再加上兩種了，一種排在固態之左，他如此之重，很多人現在叫他黑洞，另一種物質的狀態應該是光態，雖然很多人有以太這個概念，毫無疑問，他應該排在這個無限長的物質之軸的氣態之右，這種結構與和物質化的構成具有自己的行為方式，可笑的是在現在我們的認知里，在世俗的意義里，他毫無存在，而歐州，美國卻在巨大的實驗室里如火如荼的研究它，我的想法是這樣：
既然世界是如此宏大，我們可以搞一個巨大的宏大的世界物質圖譜，這個圖譜或者是模型應該是立體的，他無限大，而我們的人類的現在的所有已知，我們可以把他標註出來，就像是牛頓標註光，門捷列夫標註元素一樣，當然這個標註的過程，在無限永恆的時間裡是永久的，因為我們的研究永遠會讓這個立體的三維的標註更加詳細，在宏觀和微觀的飛速發展的科學演進方面。我們假設他是一個房子，因為我們現在得認知是能夠知道它的大小的，毫無異議，那些依據經典數學做出結論的把戲可以掛在這個房子的牆上做一個裝飾品了，因為那是一個完美的平面，他們是如此五體投地的喜歡平面，但在這個房子里——我們用來表示世界的模型里，根本就沒有牆，那只是一個邊界，一邊是已知，外面是未知，我想說的是，這個模型將是立體的，他永遠沒有時間這個緯度，時間只是我們的所有的家家們完成這個模型的必備的一種美好的等待，等待他更完美，更具有文明的精神。
我們來論述一下光態把，經典的機械力學對他毫無辦法，量子力學已經部分的測量了他，是的他是物質，一種特別狀態的物質，他是如此之輕可以毫不費力的穿透液態，因為他穿透的物體在他看來就是篩子，孔洞是和縫隙是存在的，這個定理同樣也可應用與黑洞——或者我們叫他密固態，因為他也是不折不扣的物質，他也有空洞和縫隙，因為它的結構可以預見也將是會逐漸被發現和測量的，難道不是嗎？物理實驗學家永遠都在發現未知，這種未知在發現之前，任何一種假設都是有意義的，都要等待時間這一個永恆的定義來驗證他。
是的液體也有一定的穿透性，他可以毫不費力的進入一些孔洞，而光態也是這樣，他的穿透和前進更強而更有獨特性，液態的特點是貼近引力，是橫向的存在，而光態卻是跳躍的，引力對他的影響微乎其微，
我們來描述一下這個房子吧，用三進位的數學尺子來計算他——我要的是立體矩陣——這種對於世間萬物最得心應手最毫不費力最形象而且毫無迷宮特質的標註方法。
這個房子的一端是重，一端是輕，霍金先生的螺號是有非常重大的理論意義的，他表達了宏觀和微觀的無限性和一種經典的科學的演進。對於此的認知，開始於霍金先生！
可笑的是這個三維數學的模型以及創建，將是一個多麼美妙的事情，畢竟泡利的平面矩陣已經讓我迷迷瞪瞪了，還好，這個工作將是非常有意義的。
這不是答非所問————未知的黑洞就像原始社會的黃金一樣，還在一個未被發現的領域，如果有能把光吸入而不會逃逸的物質，那就是一種比固態還要具有不是一個數量級密度的密固態，是的，這才是黑洞。
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