光子有没有质量，为何被黑洞吸引？爱因斯坦：自己跑进去的

光是“自愿”走进黑洞的，当它越过黑洞视界，时空的方向都指向黑洞中心，无路可选，只能进入黑洞。下面聊聊到底怎么回事：

牛顿的引力

对于引力的认识，很多人是听说了牛顿与苹果的故事。苹果落地是因为地球对它的吸引，这个吸引作用称之为万有引力。

引力使物体产生向下“掉”的趋势，有一句话叫做站得高，（niao）扔得远，例如你在山顶上，向水平方向扔出一块石头和在山脚下扔一块石头，石头出手时初速度相同，山顶出手的石头肯定飞得更远。

因为山顶海拔高，给了石头足够的下降空间，延迟了石头落地的时间，为石头水平方向上飞行赢得了更多的时间，速度相同，飞行时间越长，飞得越远。

地球是个球体，如果石头初速度足够大，那么石头就有可能飞离地球，就像下面这样。

图：石头能够飞离地球的速度叫做第二宇宙速度（11.2km/s），也叫地球的逃逸速度。能否逃逸只和石头的初速度有关，和石头质量大小无关。

图：逃逸速度公式推导

不同星球的逃逸速度不同，取决于星球的质量与天体半径的比值，意味着质量越大，体积（半径的立方）越小的星球，越难以逃逸（黑洞：这不就是在说我嘛，任何物质，包括光都不行）。

石头的质量与它能不能逃离星球无关，它的质量大小只是决定了需要获得多少能量才能达到逃逸速度。例如：你让国足踢铅球和足球，如果要让这两种球达到相同的飞行速度，踢铅球肯定要更使劲。

如果某个天体质量为M，当我们把光速代入逃逸速度公式时，可以得到一个光都无法逃离的半径，意味着只要我们把这个天体使劲“挤压”，让它的半径小于R，那么在它的表面光就无法逃离，而黑洞都是这样的存在。距离圆心R为半径的球体表面称之为视界，任何物体越过视界，都无法逃离，包括光。由于光线无法传出，所以看起是黑色的，因此黑洞叫做黑洞。

综上所述：光子无法逃离黑洞与质量无关，只是因为黑洞质量太大，体积太小，导致逃逸黑洞所需的速度大于光速。然而，这并非唯一的解释，爱因斯坦的解释比牛顿更好，在爱因斯坦看来，任何物质都是有质量的。

爱因斯坦的质量与引力

光子有能量，所以有质量

1905年，爱因斯坦发表狭义相对论，用杨振宁教授的话来说：这是人类对能量、质量、空间、时间的认知革命。其中质能方程：

描述了质量只是能量的另外一种形式，是物体固有的性质，反过来说能量也是质量的一种形式。光子虽然没有静态质量，但是它有动能，即有动质量。

图：光子的质量计算，与光的频率或波长有关

不过，爱因斯坦对引力的解释也不需要光子有质量。

引力不是力，是时空弯曲

1916年，爱因斯坦发表广义相对论描述了引力现象实际上是时空的几何效应，而非力的作用。美国物理学家惠勒是这么解释的：

物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何运动。

1919年，爱丁顿和戴森团队拍摄到了日食的照片，发现原本位置在太阳背后的星光出现在了照片中，这意味着星光经过太阳时发生了偏转绕到了前面来，从而证明了广义相对论中的时空弯曲理论。这个偏转并非源于太阳，而是源于太阳质量压弯的时空。

光子运动时，如果时空曲率为零，那么光子的路线就是笔直的。越致密的物体，造成的时空扭曲越剧烈，而黑洞是宇宙中最致密的物体，一旦越过黑洞的视界，时空的方向都会指向黑洞的中心，光只是顺着时空直线前线，因此当光子进入到视界之中，只能走黑洞中心，视界之内中没有任何一条时空之路是指向外界的。