如果光没有质量，为什么它会受到重力的影响？

光在重力场中不会加速，而质量会做到这一点，因为光具有普遍恒定的速度。为什么会有这种例外？

回答此问题的另一种方法是应用“等效原则”，爱因斯坦称其为“最幸福的思想”（因此，您必须知道它必须是好的）。等价原理说，如果您在一个封闭的盒子中存在牛顿所说的引力场，则该盒子中发生的所有事情都必须与该盒子不在引力场中相同，而要向上加速。因此，当您释放球时，您可以想象球在重力作用下向下加速，或者您可以想象除了球在向上加速之外的所有事情，而球只是被甩在后面（具有讽刺意味的是，它可以更好地承受压力轻松地检测到您周围没有出现在球上的所有物体，包括您现在从底部接收到的感觉）。

有了这个规则，就很容易看出光线将如何受到重力的影响-只需想象一下水平照射激光即可。在“左后”参考系中，我们看到会发生什么—光束将从一个依次更高的点开始，并且提升效果正在加速。 因此，在光速有限的情况下，光束的形状似乎会向下弯曲，并且光束不会撞击与激光直接相对的盒子壁上的点。因此，这也必须是从盒子内部看到的东西-光束不会撞击到直接穿过激光的点（因为该点变得比从其发出光的点更高）及其路径似乎向下弯曲。因此，光“落”。

确实，这是等效原理的关键简化-您永远不需要知道物质是什么，所有物质都“落在同一位置”，因为该物质没有发生任何变化，这仅仅是被“遗弃”的后果。任何实际施加的力实际上都在加速。

顺便提一句，有趣的是，即使在牛顿重力下，无质量的物体也将与具有质量的物体“掉落”相同，但是要想看到它，就必须采取限制措施。只需将球放在真空中，然后放一个质量较低的球，然后放一个较低的静止质量。所有物体在牛顿重力作用下均落入相同位置。因此，只要继续前进至零质量的极限，沿该极限的路径就不会看到任何差异。然而，由于牛顿物理学对光速的处理不正确，因此牛顿引力不能完全正确地解决光在重力中的运动轨迹。

有几种方法可以解决您的问题：

黑洞是由于足够集中的质量而变形的空间区域。光波/粒子始终以恒定速度（）沿直线传播。尽管接近黑洞的光子将继续沿直线在空间中传播，但空间本身已经弯曲，因此光子的路径将弯曲。$c$

尽管光子在重力作用下不能加速，但它们会受到其他方式的影响。具体而言，进入重力井的光子会发生蓝移，而离开重力井的光子会发生红移。之所以发生这种红色/蓝色偏移，是因为在重力作用下，时间流逝比没有重力作用时要慢。但是，在所有参考系中，光速保持恒定。Wiki上有更多有关此的信息。

^{注意：该问题最初专门针对黑洞。以上适用于任何浓度的物质（其中黑洞是一个极端的例子）。}

TL; DR 的光由重力，因为它沿该空间-时间网格和其曲率行进影响IS重力。这在黑洞中非常明显。also: Einstein > Newton

黑洞是黑色的，因为穿过“事件视界”的任何光线都无法再次逃逸。质量弯曲了时空的“网格”。从二维角度讲，光沿着时空网格的底部传播并遵循其曲率，即它沿着存在质量的圆锥形下降，并沿着最短路径再次向外移动。这使得光的行进需要更长的时间。现在，对于黑洞来说，情况变得更加极端：当许多物质塞满或小于Schwarzschild半径的空间时，就会形成黑洞。任何恒星物体的Schwarzschild半径仅由其质量决定。密度足够高的任何质量都会变成黑洞：

r _s = 2 * G / 2 c
Schwarzschild半径= 2* the gravitational constant / 2 * the speed of light。
将其乘以M一个物体的质量（以千克为单位），就可以得到该质量的r _s。

但是，要了解黑洞如何使空间弯曲得如此之大，以至于它们不让光逸出，我们必须仅研究Schwarzschilds方程的一小部分。

为了绘制图像以理解黑洞，我们只需要以下中间部分：
1）2）3）4） 我们已经将r _s设置为特定对象的Schwarzschild半径，r是恒星对象的半径。当r变得与r _s一样小时，您将获得奇异性¹并开始发生奇怪的事情，对于OPs问题而言，最重要的是，黑洞处的时空曲率变为无限大（！）
，这意味着在任何点与事件视线相交的任何光都将花费无限量的时间穿过黑洞漏斗。即使是相对于事件视界非常平坦的角度，它也只是稍微戳戳它而已，它还是会丢失，因为集合论教会了我们：无限的任何子集也是无限的。

以下是一些额外的称呼：
重力时空地球锥：

黑洞的重力时空漏斗：

1）奇异性：用微积分/代数术语来说，奇异性基本上就是当您除以零（您永远都不会做！）。2D奇异性可能看起来像这样：（f(x) = 1/x奇异性位于x = 0的中间）。

3D奇异性可以看起来像是/ \，x = 1时的奇异性（这是Riemanns zeta函数）。

加速与此处无关。任何给定的重力井都具有确定的逸出速度。然后，速度越快的粒子越快逃逸到井中，而速度越慢的粒子却没有。黑洞的确切定义是重力井（孔），其逃逸速度超过“ c”光粒子的速度，因此根据定义，光无法从孔中逸出，使其成为“黑”。

如果光没有质量，为什么它会受到重力的影响？

因为光具有波性质，并且引力场是光速变化的地方。因此，光线向下弯曲。这就好像声纳波倾向于在海中向下弯曲的方式一样：

^{图片来自FAS和美国海军，请参阅课程ES310 第20章}

光不会加速其加速度，而质量会做到这一点，因为光具有普遍恒定的速度。为什么会有这种例外？

恐怕那是不对的。看看爱因斯坦怎么说：

1912年：“另一方面，我认为光速恒定的原理只能在人们将自己限制在恒定重力势的时空区域的范围内保持”。

1913年：“我得出的结果是，不应将光速视为与重力无关。因此，光速恒定的原理与等价假设不相容。

1914年：“在我们放弃光速恒定的假设的情况下，存在先验的，没有特权的坐标系。”

1915年：“这些论断的作者认为，相对论仍然需要推广，因为光速恒定性的原理将被放弃”。

1916年：“第二，我们的结果表明，根据相对论的一般理论，真空中光速的恒定性定律构成了狭义相对论中两个基本假设之一，我们已经经常提及，不能要求任何无限的有效性”。

1920年：“第二，这一结果表明，根据相对论的一般理论，光速恒定定律在具有引力场的空间中不再成立。如简单的几何考虑所示，光线的曲率仅在光速在空间上可变的空间中发生。

爱因斯坦还谈到了 “引力场对光线的折射”。牛顿也是如此，请参阅“ 光学”查询20：“这种空灵介质在空的空间中从水，玻璃，晶体和其他紧密致密的物体中逸出时，不会越来越密，并且会逐渐折射出光线不是指向一个点，而是通过逐渐将它们弯曲成曲线来实现？”这确实是折射，而引力透镜是一个合适的词组。另请参见《光速到处都是吗》的GR部分。这是编辑唐·科克斯（Don Koks）发表的PhysicsFAQ文章。他谈到爱因斯坦和折射，并说：“光线从地板到天花板的上升速度加快，从天花板到地板的下降速度下降；这不像球在上升的过程中变慢而在下降的过程中变快”。那不是很有趣吗？

很多人会告诉你，光曲线“是因为它遵循时空的曲率”，但这也不对。时空曲率与潮汐力有关，与重力无关。有关详细信息和参考资料，请参阅我关于光速以及重力如何工作的 “物理学侦探”文章。