光有质量吗？为什么它逃不出黑洞的引力？

　　从古至今，人类都对于天文学十分热衷，向往着星辰大海。天文学这个学科也应该说是起源的最早的学科之一。而在宇宙当中，存在着大量奇葩的天体。其中，最神秘的天体当属黑洞了。黑洞直到上世纪的60、70年代才被发现。起初，很多人还不认可黑洞的存在。后来随着观测到的黑洞越来越多，才被认可，如今我们知道，大多数的星系中心都有一个大质量的黑洞。
　　而黑洞最让感到神奇的是：光都无法摆脱黑洞。为什么其他天体不会这样，而黑洞可以做得到呢?
　　其实，还有一点很奇怪，我们根据牛顿的万有引力定律可以知道，引力和两个物体的质量成正比，与两个物体之间的距离的平方成反比。
　　在很多人看来，光是没有质量的，因如果按照牛顿的万有引力定律来理解这个现象，好像这一切就是无解的，或者说是相互矛盾的。因此，许多人就会有一个疑问：明明光子是没有质量的，为什么还会被黑洞所吸引？
　　今天，我们就来聊一聊这个话题。广义相对论
　　实际上，关于这个问题，我们可以从两个角度来思考，一个是从目前主流的引力理论，另一个则是探讨光子有没有质量？
　　我们先从主流的引力理论说起。虽然我们初高中主要学的是牛顿的万有引力定律，但如今主流的引力理论是广义相对论。这个理论的适用范围更广，尤其是在强引力场之下，牛顿的精度不够，而广义相对论依旧很精准。
　　爱因斯坦是在1915年发表广义相对论。他认为根本不存在什么＂引力＂，实际上之所以会发生＂引力现象＂，是因为时空的弯曲。
　　具体来说就是，我们实际上生活在一个四维的时空当中，三维的空间和一维的时间。而月球之所以会绕着地球在转动，是因为地球压弯了四维时空，这里压弯的原因主要就是质量大。而月球这是会沿着四维时空的测地线在运动。这里的测地线你可以理解成是平面上的直线，也就是说，月球是符合牛顿第一定律在运动的，只是我们看它是在转而已。
　　对于这个现象，著名的物理学惠勒说过有一句非常著名的话来总结，这句话就是：时空告诉物质如何运动，物质告诉时空如何弯曲。
　　实际上，地球上的物体会掉到地面上的原因，也是同样的道理。我们知道，黑洞是极其致密的天体，更重要的是黑洞的质量都极其大。因此，它们会极度扭曲四维时空。
　　而光其实是月球是一样的，也是符合牛顿第一定律。因此，光在沿着四维时空的测地线在运动，直接进入到了黑洞当中。而我们看上去，其实就好像是光被吸进去的一样。因此，光无论有没有质量，结局其实都是一样的。
　　所以，从广义相对论的角度来看，这件事情其实就很好理解了。
　　但事实上，光是有质量的，那具体是咋回事呢？光子到底有没有质量？
　　1905年，爱因斯坦提出了著名的狭义相对论，而紧随其后，他在当年又补了一篇论文，这篇论文被我们称为质能等价。在这篇论文当中，他提出了著名的质能方程，同时还统一了质量和能量，重新表述了质量和能量的关系。那具体是咋回事呢？
　　爱因斯坦认为，质量和能量其实是一个东西的两个面，质量里面还有能量，能量里面还有质量。因此，这个理论才被称为质能等价。这么说可能还是太抽象了，我们举个例子来说明。我们知道，原子弹的原理是核裂变。
　　核裂变反应前后，会损失一部分质量，一般很多人就会说，这些质量转化成了能量释放出来。但这种说法是不对的，实际上，这部分质量是以能量的形式释放出来，如果我们把这部分能量放在一个秤上，这个能量是可以称得出质量来的。因此，质量和能量不是相互转化的，它们是同一个物体，两个者之间的关系是E=mc^2，其中E是能量，m是质量。
　　我们再说回到光，在很多人眼里光是纯能量，正如上文说到的，能量里其实还有质量，这个关系就是m=E/c^2，我们都知道c是3*10^8，c^2就是9*10^16，质量等于能量要除以9*10^16，可想而知，如果能量很小，质量也会很小很小。因此，光子的质量其实很小很小，但并不是说没有质量。因此，在牛顿的万有引力当中，光子依然需要受到引力的束缚，在这个问题上，牛顿的万有引力定律并没有出错。