06月&既然光子没有质量 为什么黑洞对光会有引力？

光具有动质量

这个问题，其实涉及到爱因斯坦的质能方程。

至今原因，其实是这样的，一个物体的质量其实分两种，一种叫做静质量，一种叫做动质量。而光呢？光的静止质量其实是0，也就是说他没有静止质量，很多人喜欢管它叫做纯能量。不过呢，实际上光还是有质量的，这个质量就是动质量。

那具体咋理解呢？

也很简单，我们都知道炸弹爆炸的原理，爆炸会产生大量的能量，这当中主要就是热和光，本质上都是电磁波。而爆炸前后，其实质量是有损失的。但咱们其实说的是在一个开放的地方爆炸弹。如果，你把炸弹扔到锅里，盖上盖子。而这口锅是一个理想的锅，意思是它和外界是隔绝的，不会有能量交换。那这个时候，即使爆炸了，这口锅的前后质量都不会发生任何的改变。无论这颗炸弹是不是核弹，都是这样的结果。

所以，爱因斯坦想说的其实是质能等价，而不是质量转化为能量。因为在他的理论中，质量和能量其实是同一个东西，只是同一样东西的两个面。

也就是说，我们还拿着一个锅，把一坨光放到理想的锅里面，然后拿到秤上去称量，那这个也能测出这坨光对应的质量，只不过会非常小而已，那具体多少，是可以根据E=MC^2计算得到。这也就是为什么，我们说光不具有静止质量，但却具有动质量的原因。

万有引力定律

但通过质量等价，总归来说，光还是有质量的。于是，我们就可以利用牛顿的万有引力定律了。这个定律告诉我们，两个物体之间的万有引力与这两个物体的质量成正比关系，而与这两个物体之间的距离平方成反比例关系。

如果两者之间都没有初速度，那他们应该就是下面这样：

但是，我们知道，光是有初速度的，所以光会在万有引力的作用下发生弯曲，至少路径会受到引力的影响。那黑洞为什么可以吸光的？简单来说，就是引力巨大无比。

我们可以通过宇宙速度来理解，我们都知道地球存在一个第一宇宙速度，这个速度可以保证天体围绕地球转动。这个速度的大小就是7.9km/s。

这个速速的并不能保证物体逃离地球，所以还有一个逃逸速度，也被叫做第二宇宙速度。只要大于这个速度，就可以脱离地球的引力。这个速度是11.km/s。

不过地球在宇宙中其实就属于比较矮小的存在。实际上，对于任意天体，其实都有逃逸速度。而黑洞呢？就是逃逸速度超过光速的天体。逃逸速度超过光速意味着，达到光速都跑不掉，所以，光如果跑到黑洞附近，也就只能被黑洞里面去了。

所以，黑洞其实是宇宙中最恐怖，也是最彪悍的天体。

广义相对论

不过，关于引力的解释，爱因斯坦其实提出了他的理论，这套理论的普适性比牛顿力学更广。我们称之为广义相对论。在这个理论当中，爱因斯坦认为，我们生活的世界是一个三维时空，而引力的本质实际上是三维时空的弯曲。

惠勒就曾高度概括过这个理论，他是这么说的：

物质告诉时空怎么弯曲。时空告诉物质怎么运动。

而影响时空弯曲的其实是物体的质量，如果我们把三维时空看成是二维的，那么三维时空的弯曲就好像是床单被钢柱压弯了。太阳就是压弯了时空，然后地球沿着测地线在运动，这个测地线的概念类似于二维平面的两点之间的最短距离，它是三维时空中的“两点之间最短距离”。

而光线经过天体时，其实也是沿着测地线在运动。所以，用广义相对论也能解释光线偏折的问题。

而黑洞呢？他其实是可以把时空弯曲到十分恐怖的程度的一种天体。

所以，光其实是因为黑洞把时空极度扭曲之后，光在沿着测地线运动时，掉进了黑洞里。所以，无论从牛顿的万有引力定律还是从爱因斯坦的广义相对论都能解释光线为什么会被黑洞所吸引的原因。