光到底受不受引力作用?看中國科學家怎麼說

2020-12-15 十萬種好東西

我們生活在地球的表面,日常受到地心的引力是再正常不過的事情了。自從牛頓告訴我們,世間萬物都會相互吸引之後,我們就默默的接受了萬有引力這一宇宙法則。我們知道,只要是有質量的物體,彼此之間就會有吸引力。但是我們會疑惑,光到底受不受引力的作用?

其實要弄清楚光受不受引力的作用,就要明白,光到底是不是物質,有沒有質量?其實愛因斯坦已經明確的告訴我們了,光是由光子構成的,所以光就是物質,光速不能停止,光速相對於任何參考系,其速度不變,如果光速靜止甚至是低於C ,那麼相對論就是錯誤的。所以光速不能停止,光子的質量,是其質能方程轉換來的質量,即其所含能量轉換出來的質量。但是光子這種物質同時有它的特殊性,它靜止質量為0,也就是說,光子如果靜止下來,它就不會受到引力的作用,因為它沒有質量。

但是科學家相信這是一個偽命題,中國科學家張雙南在一次網絡回答中給出了明確的答案。光子靜止時候的質量確實為0,但是光子一旦被激發出來,就必須以光速前進,也就是說,光子壓根就停不下來,根據愛因斯坦的相對論公式,光子運動起來是具有質量的。這就意味著光子會受到引力的作用。

說到這裡,我們必須提一下,引力在以牛頓為首的經典力學裡面,和在愛因斯坦的相對論裡面有著本質不同的解釋,牛頓認為引力就是自然界最普遍的規則,一切有質量的物體,都存在著吸引力。廣義相對論認為牛頓的「萬有引力」,其實是時空彎曲的表現。光之所以能夠受到引力的影響,是由於光在質量相當大的物體附近傳播時,由於時空彎曲,把原先本沿直線傳播的光給拉彎了。具體地說,當一大質量物體通過光路附近時,光路先在物體的一側發生偏折;然後物體質心剛好通過光路時,光路在物體兩側發生偏折;最後,當物體的另一端將要離開光路時,光線則在物體的另一側發生偏折,這就是為什麼光經過黑洞也會被吸引的原因。

在愛因斯坦眼裡,引力的本質是時空彎曲。那麼光子這種有運動質量的物質自然會受到引力的作用,其本質就是光子在一個被彎曲的空間裡運動,運動軌跡自然就是彎曲的,那麼就會表現出受到引力的假象!

最典型的實驗現象,就是發生日全食時,被太陽遮擋的天體發出來的光線居然可以被地球上的人類接收到。也就是說,太陽巨大的質量彎曲了周圍的時空,所以其背後的天體發出來的光線被太陽周圍的空間彎曲了軌跡,所以才被人類觀察到。

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    雖然引力很常見,但引力是四大基本力中最弱的一種,特別是對於我們的日常生活來說,引力無處不在,但是除了地球的重力以外,我們幾乎感受不到其他引力的存在。其實,任何物質之間都會產生引力,引力的大小和物體的質量有關,質量越大的物體產生的引力就越強,因為日常生活中大部分物質的引力都達不到要求,產生的引力基本都是可以忽略的,那麼引力的本質到底是什麼,引力又是怎麼讓空間和時間產生「彎曲」的呢?
  • 對引力的認知是如何進化的?什麼才是真正的引力
    當我們將一支筆放在桌子上的時候,這根筆會受到整個地球的引力而緊貼在桌面之上,然而,隨便一個三歲小童就可以輕而易舉將這支筆拿起來,在與整個地球的引力對抗中取得勝利。其二,就是引力的作用範圍最廣,無論是天體的運行、物體的下落,都是引力作用的結果,任何兩個具有質量的物體之間都存在著相互的引力作用,這就是萬有引力。