引力是如何逃脱黑洞的呢?

2016.10.11 来源: 互联网大字

没有什么能超过光速，而黑洞能陷住包括光在内的一切东西。那么，引力是如何逃脱黑洞的呢?这个问题很有趣，这能让大多数人真正理解引力。答案是，引力的作用方式并不是一般人所想的那样。

对于引力*直观的认识无外乎这是两个物体之间的作用力。例如，地球对月球施加引力，而月球对地球亦是如此。牛顿在发现万有引力定律时，就使用了这种引力的“力学模型”。直到1900年代早期，这才被确定为引力理论，至今我们仍在使用。但在构造这个引力模型时，使用了一些假设。

当时，认为引力作用的速度是无限的这个观点并不被视为一个问题。事实上，它是用作一种论据来反驳当时所提出的替代引力观点。但在1900年代早期，爱因斯坦提出了狭义相对论，指出没有什么能超过光速。如果是这样的话，那么我们的引力理论就会出问题了。到了1915年，爱因斯坦提出了一种新的引力理论，这就是广义相对论，它同时能满足牛顿的引力模型和狭义相对论。

今年年初，LIGO已经成功探测到引力波

根据理论，当两个大质量天体(如中子星)互相环绕时，它们就会产生引力波，并向外辐射出来。这些引力波将会以光速传播。而在今年年初已经成功地探测到了引力波的存在。

但如果引力以光速传播，这是否意味着天体的轨道肯定不稳定?事实上，并不是的。当拉普拉斯研究有限速度的引力时，他只考虑引力速度的影响。但在狭义相对论和广义相对论中，有限的光速会导致其他影响，如由于相对运动产生的时间膨胀效应以及质量的明显改变。在数学上，这些效应是源自庞加莱不变性的性质。由于这种不变性，引力的时间延迟和时间与质量的速度依赖效应相互抵消，这样有效的质量就会吸引有质量的地方。这种抵消效应意味着，对于轨道运动而言，引力就好像是瞬时作用的。

但是等一下，既然引力场有一个有限的速度，那怎么又能产生瞬时作用呢?实际上，引力场并不能这样。但在广义相对论中，引力不是一种能量场。

早在牛顿之前，一般都会假定在特定的时间下，物质和能量场在空间中会相互作用。通过这种方式，时间和空间可以被视为一个事情发生的背景。空间和时间被视为可以度量的宇宙网格。在发展狭义相对论时，爱因斯坦发现，空间和时间不能是一种**的背景。牛顿认为，同一时间发生的两个事件，在所有观测者看来都是同时的。但是爱因斯坦发现，光速的恒定需要“现在”这个概念是相对的。以不同速度移动的不同观测者会对事件发生的顺序产生分歧。

地球附近的时空扭曲

这一原则在爱因斯坦的引力理论中被发扬光大。在广义相对论中，引力不是一种能量场。相反，质量扭曲了空间和时间之间的关系。如果我们回到之前的例子中，如果我们把质量A置于一个空无的宇宙中，其周围的空间和时间的关系被扭曲了。当我们把质量B置于附近时，其周围的时空扭曲意味着会朝向质量B移动。这看起来就像B被一股力拽向A，但实际上这是由于时空扭曲的事实。

正如物理学家约翰?惠勒曾经说过：“时空告诉物质如何移动;物质告诉时空如何弯曲。”

这就是为什么引力作用看似瞬时，但引力波却以光速传播。引力并不是一种在时空中传播的东西，引力就是时空。

黑洞由于其庞大的质量，是一种**扭曲时空。这样的时空扭曲可以阻止光和物质逃脱。但时空扭曲也是引力，它不需要逃离黑洞，因为它就是黑洞。

投稿作者：孤芳不自赏46

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