光子若沒質量，黑洞怎會將光吸入其中？

既然光子沒有質量，黑洞又怎麼能將光吸入自身呢？

提問者：丹尼斯·墨菲

來自加利福尼亞州布拉格堡

光子確實沒有質量，但它們仍然在我們的宇宙中穿梭。您可以將宇宙的構造想象成一種網格——一種四維的網格，它不僅包含空間的三個維度，還包含時間的第四個維度（因此，我們稱之爲時空）。

出於這個目的，咱們先拋開時間，把宇宙簡單地想象成一個在各個方向上的三維網格。有質量的物體把這個網格給扭曲了，就像把一個保齡球放在牀墊上會導致牀墊凹陷一樣。物體的質量越大，它在三個維度上把周圍網格彎曲得就越厲害。所以，別把引力想象成一種拉力，要把它想象成宇宙網格或者地形的扭曲。因此，每一個在宇宙中移動的粒子——無論粒子本身是否有質量——都會受到大質量物體引起的時空扭曲的影響。

以這種方式展現質量對時空影響的插圖被稱作嵌入圖；請記住，它們存在一定侷限性，無法精準地呈現出在正確維度數量中所發生的狀況，但它們仍然是理解質量如何彎曲時空這一概念的好方法！

運用這個類比，您可以把黑洞想象成並非一個讓牀墊或網格變形的保齡球，而是一個漏斗。在漏斗開口的附近，存在一個點，在這個點上時空彎曲得極爲厲害，以至於在經過這個點之後，宇宙中任何東西都沒有足夠的能量或速度從漏斗中爬出來並逃脫——就連光也不例外。那個邊界即爲黑洞的事件視界。

讓我們回到我們的光子。想象一下它在宇宙中的移動情況。光子在太空中直線移動，但如果空間本身是彎曲的，那麼光子在移動時就會沿着那條曲線移動。對於行星、恆星或星系來說，如果光子靠近被扭曲的時空區域穿行而過，那麼光似乎會環繞該物體彎曲——這種現象會導致引力透鏡效應。

但倘若光子掠過的時空無限向下彎曲形成一個漏斗，那會怎樣呢？那麼它的路徑就會彎曲並進入漏斗——也就是黑洞。所以，光子並非是被吸入黑洞，而是它們原本筆直的路徑僅僅是穿過了彎曲程度極大的時空區域，從而導致光子落入了黑洞的引力阱。一旦越過事件視界，就無法逃脫。

艾利森·克雷斯曼

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