光子的質量？

關於“光的質量”問題，歷來有許多的爭議。按照目前主流看法，光不具有靜止質量，還具有動質量。具體什麼意思呢？

這裡就要提到狹義相對論，尤其是質能等價這個部分（也就是我們很熟悉的那個公式E=mc^2的相關理論）。

歷來很多人都將它和原子彈或者核反應聯絡到一起，實際上，質能等價具有普世的，這個理論的提出先於原子彈原理，並且不侷限於解釋原子彈的爆炸威力的。愛因斯坦是在1905年提出的質能等價，而原子彈的原理要到1938年才由幾位科學家提出。（難不成愛因斯坦未卜先知了？）

質能方程其實告訴我們這麼一個道理：

質量裡其實還有能量，能量裡其實還有質量，它們是一個東西的兩個面。

（我們常看到的“質量轉為能量”的說法是對相對論的誤解，如果你對此有懷疑，可以好好翻一翻愛因斯坦的論文或者取翻一下大學的物理學教材。）

光具有能量，因此它也具有質量，只不過它的質量應該是它的能量除以光速的平方，也就是：m=E/c^2。而我們把這個“質量”也叫做動質量。

因此，光並不是沒有質量，它只是沒有靜止質量。

那麼，黑洞為什麼可以吸引光呢？

愛因斯坦的廣義相對論

要理解黑洞的吸光問題，本質上是引力的問題，我們可以先從愛因斯坦的廣義相對論入手。

其實一直以來對於“引力的本質”經歷了科學家們激烈地爭辯，也都沒有得到什麼實質的進展。牛頓認為引力是一種超距作用，意思是說，如果太陽突然消失了，那麼太陽系中繞著太陽轉的天體都會立馬沿著切軌道的切線方向徑直飛出去。

為什麼是一種超距作用呢？其實牛頓自己也說不清楚。後來，愛因斯坦在他的廣義相對論中就提出，引力的本質是時空的彎曲。

由於太陽的質量很大，會彎曲周圍的時空，而其他的行星其實是沿著時空的“直線”（這裡也叫做測地線）在做運動。著名的物理學家惠勒曾經這麼概括廣義相對論對於引力本質的詮釋：

物質告訴時空如何彎曲，時空告訴物質如何運動。

那這和光會不會被黑洞吸引有什麼關係？

我們都知道，黑洞屬於超大質量的天體，10倍太陽質量以上的恆星在演化的末期有可能就會形成黑洞。黑洞基本上算是宇宙中最恐怖的天體了，逮到什麼吃什麼。而它之所以可以這麼猖狂的本質原因就在於它能夠把對於時空的彎曲程度是巨大。

這樣的扭曲程度以使得當光經過黑洞附近時，沿著時空測地線運動的結果就是掉到黑洞當中。這也是為什麼光會被吸入到黑洞中的原因。

這個理論看起來很神奇，而且對我們而言，“時空”究竟是看不見，摸不著。那這個理論到底對不對呢？

我們都知道，愛因斯坦之前的主流引力理論是牛頓的萬有引力定律，要比較誰的理論更接近於真實說白了，只需要透過觀測和實驗即可。1919年，天文學家愛丁頓就帶團隊觀測了光線偏折，結果表明愛因斯坦的理論比牛頓更接近於觀測結果。

不僅如此，牛頓力學一直無法解決的水星進動問題，在愛因斯坦的廣義相對論看來根本不是問題，也輕易得到解決。

除了這兩個之外，還有引力透鏡，引力紅移等現象都證明了廣義相對論的正確性。

更狠的還有，勒梅特利用廣義相對論和哈勃的觀測到到的紅移現象預言了宇宙起源於一次大爆炸，這也是我們目前對於宇宙起源的主流看法。

而史瓦西為代表的科學家們還利用廣義相對論預言了黑洞的存在。除了黑洞，廣義相對論的神預言還有引力波。

以上這些預言都最終被觀測結果所證實。

基於對於觀測和預言的結果，科學家們才接受了廣義相對論為主流的引力理論。

最後，我們來總結一下，引力的本質是時空的彎曲。而黑洞之所以可以吸光是因為它把時空彎曲得特別厲害，使得光在周圍沿測地線運動時就會掉落到黑洞當中。