黑洞引力可以超越光速嗎（但光速沒有質量）

2023-04-19 19:26:36 2

我們都聽說過黑洞這種神秘的天體，每個黑洞都有一個事件視界，任何事物一旦越過事件視界，就會有去無回，無情地被吞噬，哪怕光也不例外。

但有一個問題。

黑洞吞噬物體其實也有引力的作用，黑洞超強的引力不放過任何物質。但有質量才能產生引力，而光線是沒有質量的，為何還會被黑洞吞噬呢？

如果單純地用牛頓的萬有引力定律，我們並不能很好地解釋這種問題，而愛因斯坦提出了著名的狹義相對論和廣義相對論，可以很好地解釋光為何會被黑洞吞噬。

首先從狹義相對論來看，質能方程E=mc^2告訴我們，質量和能量其實是等價的，是一個事物的兩面性，而且兩者可以相互轉換。這個公式反過來也可以這樣表達m=E/c^2。

這說明光其實也是有質量的，只不過它沒有靜質量，有動質量。也就是說，光只能以光速飛行，而且一出生就必須以光速飛行，沒有任何加速過程（至於為什麼會這樣，之後會分析）。

如果狹義相對論的這種解釋還不夠簡單明了，那麼用廣義相對論就簡單多了。

牛頓的經典力學認為，時空是絕對的，靜止的，引力的傳遞也是瞬時的，不需要時間。牛頓雖然提出了萬有引力定律，但他並沒有解釋萬物之間為何有引力，引力到底是如何產生的？

這個問題留給了愛因斯坦，他用廣義相對論很好地詮釋了引力的本質。

廣義相對論告訴我們，引力其實是不存在的，引力只是時空彎曲的表象，也就是說，引力的本質其實是時空彎曲。

比如說，地球圍繞太陽運動，是因為太陽巨大的質量壓縮了周圍的時空，從而使得地球沿著使用的測地線運動。

當然，使用彎曲並不僅僅是一個方向，並不是向下，在太空中也沒有所謂的「上下」概念，使用彎曲的方向是朝著物體的質心。平時我們用「彈簧床」的概念描述時空彎曲其實並不嚴謹，只是一種通俗的描述方式，更嚴謹的彎曲形式如下：

還可以換一種方式理解為何光會被黑洞吞噬。

因為任何天體都有一個逃逸速度，而黑洞的逃逸速度必須是超光速，所以光速飛行也逃脫不了黑洞的「魔掌」。

每個天體都有自己的史瓦西半徑。何為史瓦西半徑？一個天體的逃逸速度為光速時的半徑。比如說地球的史瓦西半徑大約只有9毫米，太陽的史瓦西半徑大約3千米。也就是說如果把地球壓縮到直徑9毫米的大小，就成為了一個黑洞。

而黑洞的事件視界就是以奇點為中心，史瓦西半徑為半徑的球面。只要不越過事件視界，理論上就可以逃離黑洞，一旦越過事件視界，就算是光速飛行也逃脫不了。