光子没有质量,黑洞是如何吞噬光子的呢?

宇宙时空探索 2023-02-03 14:50:27

黑洞,是宇宙中最神秘最诡异的天体,它具有超强的引力,能够吞噬一切靠近的物体,哪怕光都不能逃脱黑洞的魔掌。

光,大家都知道,是宇宙中飞行速度最快的物体,生下来就以光速飞行。同时,光还具有另外一个重要特点,它没有质量,而有质量才有引力。

既然光没有质量,飞行速度又如此快,黑洞是如何吞噬光子的呢?

首先,简单介绍一下黑洞的诞生过程。

通常情况下,我们所说的黑洞指的是“恒星黑洞”,也就是恒星死亡之后产生的黑洞。大质量恒星燃料耗尽之后,没有了核聚变对抗自身强大的引力,于是在自身重力的作用下,恒星物质开始急剧向内坍缩,最终会形成中子星或者黑洞,取决于恒星质量大小。

如果恒星的质量足够大,自身的引力也会很大,不断核外电子会被压缩到原子核上,连中子也会被完全碾碎,最终坍缩为体积无限小,密度无限大的致密小点,也就是奇点。

一个体积无穷小,密度无限大的奇点产生的引力是无与伦比的。本质上来讲,黑洞其实就是奇点本身,只不过每个黑洞都有自己的事件视界,很多时候我们认为事件视界内部就是黑洞。

我们都知道,光是宇宙的极限速度,但是黑洞的逃逸速度超过了光速,所以说没有任何物体能逃脱黑洞。光速飞行的物体在事件视界上恰好可以不被吞噬,围绕黑洞旋转,但无法逃离黑洞。

黑洞的质量都很大,而且是很有上限的。不过不管黑洞的质量有多大,光子本身是没有质量的,黑洞到底是如何吸引光子然后吞噬光子的呢?

牛顿的万有引力定律告诉我们,引力的大小与质量成正比,与距离的平方成反比。同时还表明引力是一种超距作用,是瞬间传递的。

但随着现代科学的发展,万有引力定律的局限性逐渐显现出来,只适用于弱引力场环境。而爱因斯坦提出的广义相对论,很好地对万有引力定律做了补充推广,突破了万有引力定律的局限性。

广义相对论表明,引力的本质其实是时空弯曲,是一种几何效应。物体会使得周围时空发生弯曲,质量越大,时空弯曲的曲率也就越大。当物体经过弯曲的时空时,也会沿着弯曲的时空行走。

你可能会说,光没有质量。但这种说法其实并不严谨。更准确地说应该是:光没有静质量,但有动质量。

爱因斯坦的质能方程E=mc^2表明,能量和质量是等价的,光虽然没有静质量,但具有动质量,光生下来就必须以光速飞行,而且没有任何加速过程。

光是由光子组成的,光子本身就是能量,有一个公式可以计算光子能量:E=hν,再根据质能公式可以计算出光子的动质量为m=hν/c2。

既然光子具有动质量,自然也会受到引力的影响,会受到周围弯曲时空的影响。

从广义相对论的角度来讲,光子被黑洞吞噬并不是因为引力,而是因为弯曲的时空。黑洞的质量很大,可以把周围的时空结构拉伸到极致,无限拉伸,相当于创造了一个无限深的引力井,即便是光速飞行的光子飞进引力井时,也是无法逃脱的,因为引力井的深度无限。

其实也可以从逃逸速度的概念理解黑洞吞噬光的问题。大家都听说过逃逸速度的概念,比如说地球的逃逸速度为第二宇宙速度,每秒11.2千米每秒。黑洞也是一种天体,它也有自己的逃逸速度,只不过黑洞的逃逸速度超过了光速,所以即便光子以光速飞行,仍然不能逃脱黑洞的魔掌。

光速,在我们眼里如此之快,人类难以企及的速度,但在浩瀚宇宙面前,即便是光速也显得太慢了,甚至慢如蜗牛!

1 阅读:221
评论列表
  • 2023-02-03 23:09

    光子有动量重量,根据空间数学函数,所有类圆周运动都是一个方向的力向另两个方向转换时的表现(三维),所以光子只要有自旋,它就天然存在另两个方向的力,有力自然受来自黑洞的巨力交互,在三维转换函数下,黑洞力场参数转换出来的其他两参数只要比光子大(第三轴是光速极限),光子就无法逃离。

    亚龙斯 回复:
    圆周率是3.14,光速是2.99,中间0.15差值就是光子的不完全转换力,黑洞力场只要比这大都能捕获光子。
    亚龙斯 回复:
    所有的正物质都遵循右手原则,从光子到星球甚至超大星系,反物质则是左手原则,所以中国的小太阳很难成功聚变,除非力场束搏足够大,较为容易的引进反物质对射,反物质如何制造,根据左手原则,用力场干预粒子自旋方向就可以了,国外做过用激光把超微物质加速近光速,只要把那个反向实验就行了,不过目标得小到基本粒子,而且自旋为零时可能发生离散。
  • 2023-02-13 14:57

    这还不简单啊,你最喜欢的东西死了,你就守护在他身边,真到你身体的热量,被你喜欢的东西完全吸收。你下去陪他,他可能是别人的老婆,可能是别人的老公。

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