光没有质量,黑洞为什么可以吸住光?

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资讯发布 发表于 2020-9-14 23:36:00 | 显示全部楼层 |阅读模式

光着实有质量

起首,光没有质量的说法并不准确,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,实际上也叫做质能等价,光固然没有静止质量,但是它还具有动质量,它的质量可以表述成m=E/c^2,如许的做法着实不但仅是对光可以,在研究微观粒子时,尤其是做粒子对撞实行过程中,

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科学家就举行了如许的同一,比如说:六种夸克。可以看下图的每钟夸克的左上角,xxxMeV/c^2,xxxGeV/c^2指的就是夸克的质量。

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之所以可以如许,是因为质能等价告诉我们,质量和能量是一回事,是一体两面的。多少质量就会对应多少能量,多少能量就会对应多少质量。这可以通过爱因斯坦的质能方程举行换算。因此,光着实是有质量的。

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牛顿力学

既然光是有质量的,那么我们就可以用牛顿力学来举行求解。牛顿曾经提出过万有引力定律,说的就是物体之间都存在引力。这种引力会让两个静止的物体相互靠近。苹果往下掉就是这个原理。

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而牛顿还给出了万有引力公式,这个公式告诉我们万有引力和两个物体之间的间隔的平方成反比,和物体的质量成正比。

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而黑洞是质量巨大的天体,它可以把让光都跑不出来。那这又是啥原理呢?

关于这个题目,我们可以从牛顿思索万有引力的角度入手,这也叫做牛顿大炮。着实这个头脑实行就是牛顿本身写在了本身的著作《天然哲学的数学原理》中的。

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他曾经如许去思索万有引力,假如有个炮弹,没有任何初速度,就会落到原地。

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这时间,假如用大炮打出去,一般来说就会是个抛物线,然后落到地面。

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这时间,牛顿就在想,随便打出一个炮弹,炮弹都会做平抛运动,都有向下掉的趋势,这是引力导致的,但地球着实也是曲的,也有向下的趋势,假如打出的炮弹足够快,使得炮弹向下的量正好便是地球表面向下弯曲的量,那炮弹不就不停沿着表面做绕圈了么?

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后来,我们也知道,这个叫做宇宙第一速度,是7.9km/s。固然假如比这个速度还要再快一点,那炮弹就会发生变轨。绕出一个更大的椭圆轨道。

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假如速度再快一点,超过一定的限度,那很有可能炮弹就摆脱地球的引力。这个限度着实就是第二宇宙速度,11.2km/s,这也被称为逃逸速度。

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实际上,对于任何天体来说,宇宙速度是差别的,刚才说到的两个速度都是在地球上的环境。假如在黑洞上呢?黑洞的第二宇宙速度着实就是大于光速的。也就是说,即使到达了光速也没办法摆脱黑洞的引力。

光没有质量,黑洞为什么可以吸住光?

这着实就是从牛顿的万有引力的角度去思索黑洞到底是一种什么样的天体,假如要简朴概括一下就是,光是有质量的,所以会受到万有引力。而黑洞的逃逸速度超过了光速,因此光无法摆脱黑洞的引力。

广义相对论

固然,现在来说,关于引力的本质的诠释,更主流的观点是爱因斯坦的广义相对论。

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他以为引力的本质是时空的弯曲。所谓时空指的就是三维空间和时间的统称,三维空间和时间并不能独立来看,光速则是三维时空的特殊属性。

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地球绕着太阳转,就是因为太阳弯曲了四周的时空,而地球只是沿着测地线在运动。(补充下,测地线实际上就是时空中的“直线”,两点之间的最短间隔。),假如我们从二维的角度来看,就是下面如许。

光没有质量,黑洞为什么可以吸住光?

而太阳说着实的还算是引力比力小的,所以对于时空的扭曲并不严肃。而黑洞就差别的了,由于自身质量巨大,导致时空的曲率极度弯曲。而这个扭曲的程度,使得光即使沿着黑洞四周的测地线走,也只能掉落到黑洞里。所以,从视觉上看,就是光被黑洞吸走了。而在广义相对论中,光落入黑洞并反面光自身的质量有关,只和黑洞对于时空的弯曲程度有关。

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因此,无论从牛顿的万有引力理论的角度来看,还是从爱因斯坦的广义相对论的角度来看,光都不可能逃脱被黑洞吸入的运气。


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