光既然沒有質量,為何還會被黑洞彎曲?

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光子具有能量,所以會受到引力的作用。

經典力學

在經典力學中,描述擁有質量的物體,會受到萬有引力的作用;但是在相對論中,質量又可以分為靜止質量和動質量,本質上說,動質量也會受到萬有引力的作用,光子擁有動質量,自然會受到引力的吸引。

光既然沒有質量,為何還會被黑洞彎曲?

相對論

廣義相對論是目前描述引力本質的最佳理論,在相對論中,談論質量是沒有意義的,因為引力場方程描述:空間中物質動量和能量的分布,決定了空間的彎曲情況,而空間彎曲是萬有引力的本質。

光既然沒有質量,為何還會被黑洞彎曲?

如此我們看到,在引力場方程中,根本就沒有「質量」這個參數,取而代之的是相對論能量和動量,根據相對論質能方程,其實是可以把能量換成質量的。

但是我們需要明確一點,在廣義相對論中,能量才是事物的本質,質量其實是能量的一個屬性,能量才是產生引力的原因;於是對於題目問題,光子雖然沒有靜止質量,但是光子有動量和能量。

光既然沒有質量,為何還會被黑洞彎曲?

這也決定了,光子不僅受萬有引力的影響,而且自身也會產生引力作用;當然,在廣義相對論中,其實沒有了「引力」的概念,取而代之的是空間彎曲,引力只是方便人們理解而已。

如果用廣義相對論的觀點來描述:光線在空間中走最短路徑,因為空間被彎曲了,所以我們看到的最短路徑實際上也被彎曲了,這就是黑洞能彎曲光線的原因,因為黑洞附近的空間是高度彎曲的。

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