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光不是没质量的吗,黑洞凭什么吸住光?

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online_member 发表于 2019-10-8 21:01:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
光不是没质量的吗?黑洞凭什么吸住光? 看了某些人的回答,光应该不会被吸到奇点这个点去,因为在这个点,光就不会动了,就又没有质量又可以动了。光应该是在视界内,奇点外,绕着奇点不停旋转才对
作者:一点资讯
online_member 发表于 2019-10-8 21:01:26 | 显示全部楼层
光其实有质量
首先,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,光虽然没有静止质量,但是它还具有动质量,它的质量可以表述成m=E/c^2,这样的做法其实不仅仅是对光可以,在研究微观粒子时,尤其是做粒子对撞实验过程中,
光不是没质量的吗,黑洞凭什么吸住光?57 / 作者:我放心你带套猛 / 帖子ID:54314 科学家就进行了这样的统一,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。
光不是没质量的吗,黑洞凭什么吸住光?385 / 作者:我放心你带套猛 / 帖子ID:54314 之所以可以这样,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进行换算。因此,光其实是有质量的。
光不是没质量的吗,黑洞凭什么吸住光?647 / 作者:我放心你带套猛 / 帖子ID:54314 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进行求解。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
光不是没质量的吗,黑洞凭什么吸住光?671 / 作者:我放心你带套猛 / 帖子ID:54314 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距离的平方成反比,和物体的质量成正比。
光不是没质量的吗,黑洞凭什么吸住光?51 / 作者:我放心你带套猛 / 帖子ID:54314 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?
关于这个问题,我们可以从牛顿思考万有引力的角度入手,这也叫做牛顿大炮。其实这个思想实验就是牛顿自己写在了自己的著作《自然哲学的数学原理》中的。
光不是没质量的吗,黑洞凭什么吸住光?274 / 作者:我放心你带套猛 / 帖子ID:54314 他曾经这样去思考万有引力,如果有个炮弹,没有任何初速度,就会落到原地。
光不是没质量的吗,黑洞凭什么吸住光?703 / 作者:我放心你带套猛 / 帖子ID:54314 这时候,如果用大炮打出去,一般来说就会是个抛物线,然后落到地面。
光不是没质量的吗,黑洞凭什么吸住光?404 / 作者:我放心你带套猛 / 帖子ID:54314 这时候,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,但地球其实也是曲的,也有向下的趋势,如果打出的炮弹足够快,使得炮弹向下的量正好等于地球表面向下弯曲的量,那炮弹不就一直沿着表面做绕圈了么?
后来,我们也知道,这个叫做宇宙第一速度,是7.9km/s。当然如果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。
如果速度再快一点,超过一定的限度,那很有可能炮弹就摆脱地球的引力。这个限度其实就是第二宇宙速度,11.2km/s,这也被称为逃逸速度。
实际上,对于任何天体来说,宇宙速度是不同的,刚才说到的两个速度都是在地球上的情况。如果在黑洞上呢?黑洞的第二宇宙速度其实就是大于光速的。也就是说,即使达到了光速也没办法摆脱黑洞的引力。
光不是没质量的吗,黑洞凭什么吸住光?757 / 作者:我放心你带套猛 / 帖子ID:54314 这其实就是从牛顿的万有引力的角度去思考黑洞到底是一种什么样的天体,如果要简单概括一下就是,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
当然,目前来说,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
光不是没质量的吗,黑洞凭什么吸住光?681 / 作者:我放心你带套猛 / 帖子ID:54314 他认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。
光不是没质量的吗,黑洞凭什么吸住光?882 / 作者:我放心你带套猛 / 帖子ID:54314 地球绕着太阳转,就是因为太阳弯曲了周围的时空,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”,两点之间的最短距离。),如果我们从二维的角度来看,就是下面这样。
光不是没质量的吗,黑洞凭什么吸住光?815 / 作者:我放心你带套猛 / 帖子ID:54314 而太阳说实在的还算是引力比较小的,所以对于时空的扭曲并不严重。而黑洞就不同的了,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周围的测地线走,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,光落入黑洞并不和光自身的质量有关,只和黑洞对于时空的弯曲程度有关。
光不是没质量的吗,黑洞凭什么吸住光?203 / 作者:我放心你带套猛 / 帖子ID:54314 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命运。
online_member 发表于 2019-10-8 21:01:40 | 显示全部楼层
其实前面已经有正确答案了,即引力不是将光线“牢牢”的吸在地上,而是因为引力导致了空间的扭曲。
稍微详细的说一点。由于量子力学的波粒二象性,既可以认为光是波也可以认为是粒子。光的波动说中并不清楚引力起了什么样的影响,但若光是由粒子组成的,那可认为光一样会同那些肉眼可以见的物体如飞机、行星等受到引力的影响。早期人们认为光粒子是可以无限快的运动,直到丹麦科学家罗曼发现光速其实是有限的,才开始认为引力对光速有影响。1783年英国剑桥的约翰米歇尔在发表于伦敦皇家学会哲学学报的文章中指出“一个质量足够大并足够紧致的恒星会有如此强大的引力场,以至于光线都不能够逃逸。任何从恒星表面发出的光还没到达远处即被恒星的引力吸引回来。”这个可以理解为向上抛一颗石头,而地球的引力终将会使石头回到地表。但事实上,根据相对论的理论光速是固定的,所以之前在牛顿引力理论中将光类似扔上天的石头那样处理并不合适,光子必须以不变的速度继续向上。20世纪60年代,从奥本海默(就是跟原子弹有关的那个人)的研究中得出一些结论,即恒星的引力场改变了光线在时空中的路径,使之和原先没有恒星情况下的路径不同。当该恒星收缩到某一临界半径,由于表面的引力场变得更强,使得光线向内偏移的更多,从而阻止了光线从恒星表面的逃逸。也就是说存在这么一个时空区域,任何东西甚至光都不可能从该区域逃逸并达到远处的观察者的视线中,这个区域就叫做黑洞,其边界称作事件视界,也是刚好不能从黑洞逃逸的光线的轨迹。
online_member 发表于 2019-10-8 21:02:09 | 显示全部楼层
1,光子运动时是有质量的,静止光子的质量为0

2,黑洞的强大引力,在史瓦西半径的范围内,会造成空间极度弯曲,变成一个封闭区域,光虽然以光速直线运动(对光子本身而言),实际上在史瓦西半径内光走的是曲线(在外界观查),并且这条曲线最终是弯向黑洞内部的,所以光无法逃逸出来。

举个1维的例子: 假设一根钢丝长L,一头是黑洞内部,一头是黑洞外部,一个虫子延钢丝,可以从一头直线爬到另一头,位移L;但是,如果把这根钢丝弯曲,虫子依然可以爬到另一头,只是位移将<L,再弯曲,直到钢丝2头相碰,这个时候就是封闭区域了,无论虫子怎样爬,都出不去。黑洞中的光线遇到的问题和这个倒霉的一直转圈的虫子类似。

3,相对论指出,要加速一个静止质量不为0的物体到光速,需要无穷大的能量,把整个宇宙的能量加起来,也是有限度,显然这个是做不到的。所以有静止质量的物体,不管怎么加速,都只能接近光速而达不到光速,只有光子、中微子这些静止质量0的粒子才能以光速运动。

4.光不能从黑洞逃出,是因为黑洞奇点强大的引力场的作用.可以用牛顿力学近似地认识这个问题(精确认识要靠广义相对论).由 M1*V*V/R=G*M1*M2/R*R,把V用光速C表示,在形成黑洞的形体质量M2已知时,可算出黑洞的史瓦西半径R.科学家就是依次预言黑洞的存在。

5.光光不能从黑洞逃出,并不说明其一定有质量.根据相对论,引力是时间和空间的弯曲,光受引力作用,是因为它它在弯曲的空间中沿平直的四维时空做匀速直线运动。

6.有质量的物体加速到光速,是需要无穷大的能量。因而其速度极限为光速。

7..因为其静质量为0,速度可达光速.光子的速度不是加速的来的.质速方程只适用于有静质量物体的加速过程.至于光子的动质量则有质能方程得出.
online_member 发表于 2019-10-8 21:02:59 | 显示全部楼层
引力是空间的扭曲,而不是你概念中的吸住。
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