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1 # 艾伯史密斯
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2 # 賽先生科普
按照廣義相對論的說法,這是由於大質量天體(比如恆星)造成了時空彎曲,光線的路徑看似變成了曲線。
其實按照牛頓力學也可以算出光線會恆星引力拖拽,但算下來的結果沒有相對論的精準、接近實際。
從一般相對論的角度,物體在宇宙中執行實際上是不受引力的,因為引力被解釋為時空彎曲的幾何效應。比如光線的傳播,我們一直認為它是按照直線傳播(歐氏幾何中的直線),但實際上它是按照測地線在傳播,也就是最短路徑,不過這裡的時空不再平坦如歐氏幾何那般橫平豎直,取而代之的是黎曼幾何。
物質決定時空如何彎曲,而時空告訴物質如何運動。
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3 # 星辰大海路上的種花家
光子沒有質量沒有電荷,為什麼會因為恆星而彎曲?
可以從兩個角度來理解個概念:
1.一個大質量的天體會顯著的扭曲空間,而光線穿行其間時由於空間扭曲,因此導致恆星穿行路線看起來被扭曲了,其實光走的一直都是直線!
因此如果能製造出一個彎曲空間來的話,那麼這個迷宮將永遠都不可能有人走出來,因為看起來是直的,但卻一直在走彎路,而自己卻一點都不會發現!就像傳說中的“鬼打牆”!
2.光子雖然沒有靜止質量,但它仍然有動態質量,這個質量的計算為:它所攜帶的能量/光速的平方,能量為:普朗克常數×光線的頻率!
所有具有質量的物質都會受到引力場的作用而改變運動路線,其實空間是否也算有質量的物質,但毫無疑問哦,引力場彎曲空間一點問題都沒有!
因此無論是哪種解釋,光線傳穿過大質量天體的周圍時即可顯著觀測到其彎曲現象,而我們將這個效果稱為引力透鏡,並且有很多本來難以觀測的遙遠天體都透過引力透鏡得以顯示在世人的面前!
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4 # 科學船塢
光子沒有質量,是沒有靜止質量,但由於光子無法相對我們靜止,因為它們生來就是光速,所以才沒有靜止質量。但光子有動質量、能量、動量。
廣義相對論預言當光線經由大質量天體附近時會發生彎曲、偏折,這是因為大質量天體的質量彎曲了周圍的時空,1919年,英國物理學家亞瑟·斯坦利·愛丁頓在觀測日全食現象時,發現太陽附近星星的視位置發生偏移,這正是因為太陽的重力場彎曲了來自於遠方的光線。
因為此發現,廣義相對論,這個原本沒有引起人注意的理論,而被世界上大部分的物理學家所關注,紛紛投入研究廣義相對論的行列中來。
根據下圖的公式,可以知道,光子是有動質量的:
簡單的根據公式可以知道,m=hv/c^2。(這裡的H為普朗克常數。)
不過這裡的質量m是相對論質量,也就是動質量。所以,在經由太陽等大質量天體時,光線會發生偏折、彎曲。在廣義相對論中有一個很重要的原理,正是因為這個原理才可以將廣義相對論推廣到非慣性系。這個原理就是等效原理,即引力質量等於慣性質量。
那有的人會想問,怎麼我沒看到光線在經過地球時偏折呢?
那是因為地球的質量太低,而光子的動質量更低,所以,砸到我們的身上,才沒感覺到任何光壓,所以,這種偏折是很微弱的。
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5 # 月上柳梢54
據說是大質量天體周圍的空間彎曲了的緣故。說黑洞是因為彎曲的更厲害,所以光線只能在那繞圈了,我們就看不到了。不知道真假。
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6 # 令狐迦基
很多人覺得物理學難學,甚至最近有些省份,高中物理選修的人數都大量下降。很重要的一個原因是,物理學沒有太多的公式要記憶,物理學有它自己的思路、思維方式。
就像光的彎曲、以及黑洞這樣的概念,我們從不同的角度來理解。
高中物理有個重要的概念,叫逃逸速度,它等於√(2×G×M÷R),其中G為引力常數,M為星球質量,R為星球半徑。
也就是一個物體,它要能逃離引力場,它的速度要大於等於逃逸速度。
比如如果一個物體要逃離銀河系,那麼根據現在的資料,這個物體的速度要達到525公里/秒。人類要飛出銀河系,目前,做不到。
我們反過來思考,對於既定速度的“東西”,只要星球的物理條件,所產生的逃逸速度,大於這個“東西”的速度,那麼這個東西就逃不出去了。這就是從純粹的運動學角度,來思考物理問題。
正是這樣的思路,拉普拉斯在兩百多年前,推導了一個古典黑洞模型,星球的半徑只要小於等於 (2G×M)÷(c×c), 其中G為引力常數,M為星球質量,c 為光速;那麼光也無法逃離這個星球。
當然,這個想法有可取的地方,至少為探討有沒有這麼一種天體能“捕獲”光,開了先例。但不足的地方也非常明顯,就是,牛頓力學,不適用!
但也許是湊巧,也許是某種更深刻的原因,拉普拉斯在1795年提出的這個星球的半徑,與黑洞的史瓦西半徑,表示式是一模一樣的。
再回到“光線”彎曲這件事。光線彎曲的本質,從廣義相對論的角度來看,是恆星周圍的空間彎曲了。光,是在空間傳播的,因為恆星質量,引起了恆星周圍空間產生了變形,導致了在空間傳播的光,彎曲。一個類比的例子就是,用平直的繃緊的橡膠膜代表空間。膜上面畫一條直線,那就是光在空間傳播。在直線附近,放一顆金屬小球,橡膠膜凹了下去,而直線也就彎曲了。
當然,更近一步的物理解釋要比這複雜的多。另外,光,從光子的角度來理解,它的靜止質量為0,但是它有能量,有動量。所以,人造衛星的太陽能帆板,受到光壓,這是在考慮空間裝置的姿態及運動時必須要考慮的一項。
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7 # 綠水青山48936175
光真能被太陽彎曲,地球上水平發射鐳射束也會因重力下落了這與平飛子彈重力下落就沒有區別了,質量怎麼定義的,說光子質量為0特指它的哪個性質與原子物質有區別才認為它沒有質量。若僅用原子物質光速時質量就無限大了,而光子能光速飛行質量又不見無限大來認定就太可笑了,中微子也是光速飛行而且確定有質量為何不是質量無限大了?!這不見人說人話見鬼說鬼話的投機取巧的小人邏輯嗎?足見相對論質速增大的滑稽與荒唐!
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8 # 從一到無窮
光子在透過大質量星體附近時,由於空間彎曲,光線會隨彎曲的空間執行,發生偏轉現象。極端的例子是黑洞,黑洞在視界附近空間極度彎曲,在極度彎曲的空間中執行的光子是出不了視界的,所以沒有任何黑洞內的光線與輻射能逃逸出黑洞的視界。
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9 # 宇宙探索
我們通常說的光子沒有質量,指的是它沒有靜質量,不過光子有動質量。而且光子有一個特點,它“生下來”就是光速,而且沒有任何加速過程,直接都是以光速前行。不想我們普通物體,要想達到一定速度,肯定有一個加速過程!
所以,說光子沒有質量並不嚴謹。
既然有質量,因為恆星而彎曲就不難理解了,因為恆星引力巨大,大到足以使光線發生彎曲!
事實上光線經過恆星附近發生彎曲的本質是恆星強大的質量壓縮了周圍的時空,光線不得不沿著時空結構飛行,這從側面也證實了愛因斯坦廣義相對論的正確性!
而光線因為恆星彎曲與黑洞吞噬光線的本質是一樣的,只不過黑洞的引力太了,以至於連光線這麼快的速度也無法逃離黑洞致命的“魔爪”!黑洞能把周圍的時空結構扭曲到極致!
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10 # 物理文化與施鬱世界線
施鬱
(復旦大學物理學系)
這個問題可以從幾個角度來回答。
光子沒有靜止質量,但是是有總質量的,這個總質量就是它的能量除以光速的平方,能量就是普朗克常數乘以頻率。這個總質量是慣性質量。愛因斯坦的等效原理告訴我們,它也等於引力質量。 而這個引力質量與恆星的質量之間有萬有引力。
事實上,所有的東西的軌跡都會被引力場彎曲。 所以本質上是引力場導致了空間(乃至時空)的彎曲。在這個彎曲的空間中,“最直”的線也不是直線。在一個球面上,最值得線是大圓。在一個彎曲空間中,光儘量走“最直”的線,然而仍然是彎曲的。而恆星就使得附近的空間發生了彎曲。
想象一個宇宙空間中有個“電梯”向上加速運動,這等效於向下的引力場。因為電梯向上加速,導致從電梯一邊發出的光線到達另一邊時,離電梯最下端更近,這就是光線彎曲。
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11 # 原黃烈平
光是一種連續性不可分割性正負電性的粒子或波,為電磁效應轉化而來,燃燒是物質氧化反應而來有本質區別,前者永恆,後者暫時放能分解產生光和熱。
光子無法靜止,但是有質量,不管動和靜,只是人類技術有限,有質量才有能量,現實宇宙沒有絕對零物質。
如果光能彎曲則與恆星的引力有關,也說明宇宙為球形宇宙。
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12 # 啊遲1
要先了解光是什麼、光是一種旋轉的波,為什麼我們會覺得光的速度是守恆的只是參照物造成的、2輛火車同一個方向一樣速度、裡面的人看到火車是不動的,如果相反對於裡面的人火車速度加速了一倍,這就可以說明一點光的運動也是可以改變的只是我們身在其中找不到參照物所以沒有辦法看到這點。還有一點也說明不是光的速度不變不變只是我們測量光的方法關係,我們舉個列子一顆子彈打出去撞到牆有個減速過程,能量被牆體吸收了子彈也就不動了、如果前面的牆是很硬的鋼、子彈打不穿的時候你會發現子彈會被彈開,所以鋼板的角度能改變吸收的能量、撞擊的角度越大阻力就越小,光的執行軌道照成光撞擊的角度多會很小,現在把子彈改成光垂直打向牆面、其實它撞擊牆面的時候是不會垂直、因為光是在旋轉的,不管哪個方向受阻、它永遠是很小的角度去撞擊,所以速度也基本保持不變
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13 # 程俊傑70559097
光子有質量,只要他是粒子,只是現在沒法測,說什麼靜止質量是0是忽略了他的靜止質量,宇宙裡有不動的物質?光子有了動質量那光速運動的光子可以相撞嗎?相撞的光子停了或者減速了,質量也損失了能量也損失了?為了解釋這個悖論,那光子就不能相撞,或者用它沒有質量來解釋,反推回去了,當然成立。
光是現象,不是光子一起跑出來的是光子做質點振動產生的波傳遞現象,它即是質點也是傳播介質,水分子振動形成水波,水又是水波的介質。光子振動頻率高了低了都還在那裡,不會消失,高了是射線,低了是我們說的暗物質。
水波形成的時候,水分子並不安分,它依然在做熱運動,但是破壞不了水波,水分子受到定向的力可以形成水流,人們以為光就是光子的射流,其實不然。
一個質量很小的物體,很容易給他一個加速度,但是人們忘了它減去依然容易,我們可以把鐵塊扔很遠,但是空氣分子就不行。光子也一樣,其實是它可以得到很大的加速度,但是相對論力的光子是得不到加速度的,所以他可以不受任何慣性系影響。
但是光子相對於他周圍的光子有了較大的速度,就會形成流體力學裡流速快壓強低的現象,恆星周圍這種光子流很強,吸力很強,震動力也很強,。光就可以保證頻率達到可見光的同時有有定向的彎曲,就是題主問的現象。
再解釋。
一個蘋果,切一刀形成兩個二分一的蘋果,無限切形成更多分之一的蘋果,這時候蘋果是個單位一,一是數量,蘋果是單位,切到了質子中子和電子級別,人們發現蘋果和梨是一樣的,所以化學出現了,原子和分子是保持蘋果特性的最小微粒,而質子中子就可以拋棄蘋果這個單位了。然而這些粒子還能分啊,這時候量子力學出現了,當人們找不到最小的還能保持物質特性的最小微粒的時候杜撰出了什麼光子量子場等等可以沒有質量的粒子存在了,鬧劇就出現了。
能保持物理特性最小的粒子只要有質量,那就可以再切下去,怎麼辦?不是忽略了它,可視宇宙裡一定有不去人為的切而自己最小存在的粒子,可以是光子,也可以是量子,這不過是和叫法,我們可以保留以太這種假象的粒子,只要比我們已知粒子可以更小的都是以太,以太和以太並不用一樣大,他就是個單位一,蘋果不管大小都是蘋果。
相對論是相對準確的數學演算法,不要過分解讀,相對論的理論基礎是光在我們認為的真空裡傳播速度不變,也就是假象這個真空只有光子,在光子的海洋裡,光子振動時候的絕對速度是有範圍的,那它的振幅,頻率,波長就是有範圍的,所以光速是固定的,這也就是可見光有範圍的原因,說多了就糊塗了。
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14 # 紅色星河
光子至少有動質量,這也是引力質量,自然會產生引力,因此會在恆星附近彎曲。其靜質量雖不等於零,但極其微小,應是小於或等於普朗克質量,極度接近於零。
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答:光子沒有靜止質量,但是光子有動質量,動質量受引力場的影響,所以恆星的引力會造成光線的彎曲。
廣義相對論有一條重要的等效原理——引力質量和慣性質量等效。這條等效原理,也可以解釋光線因引力場彎曲的問題。
當初,愛因斯坦建立狹義相對論後,試圖把狹義相對論擴充套件到非慣性系,這一過程耗費了愛因斯坦近十年的時間,其中關鍵的轉折點,是愛因斯坦想到“電梯思想實驗”。
電梯思想實驗:設想一座高樓內的電梯,正在做自由落體運動,電梯內的科學家拿出手表和手帕;對於電梯外的觀察者來說,電梯內的一切都在做加速運動;但是對於電梯內的科學家來說,手錶和手帕並沒有受到任何力的作用。
這一看似不難的思想實驗,讓愛因斯坦打開了廣義相對論的大門,因為這個思想實驗裡,包含了“等效原理”,而等效原理是廣義相對論的基礎。
我們對電梯實驗加以擴充套件:設想電梯裡的科學家,拿出一隻鐳射筆,從電梯左邊射向右邊,即A點到B點;那麼對於科學家來說,鐳射以直線傳播,這點和零重力場中的結果是一樣的;但是對於電梯外面的觀察者來說,電梯內的所有物體都在加速下降,鐳射的落點B相對於鐳射發出來時的位置,已經發生了變化,所以在外界觀察者看來,鐳射的行進路線將變為拋物線,也就是說光線被重力場彎曲了。
電梯思想實驗告訴我們,我們無法利用任何經典力學的辦法,來區分引力場和加速場,既“慣性質量和引力質量等效”,從中也可以得到光線會在引力場中彎曲的結論。