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光為什麽不能從黑洞中逃脫?

2024-07-16科學

光不能從黑洞中逃脫的根本原因在於黑洞極端的重力以及這種重力對周圍時空造成的彎曲。按照愛因斯坦的廣義相對論,質素會彎曲其周圍的時空結構。對於黑洞而言,這個彎曲效應是如此劇烈,以至於在所謂的「事件視界」之內,時空的彎曲形成了一個「漏鬥」,其底部指向黑洞中心的奇異點。

事件視界是圍繞黑洞的一個邊界,在這個邊界內,重力的強度達到了一個臨界點,以至於任何東西,包括光,都無法逃離。這是因為光的速度是宇宙中速度的上限,約為每秒299,792公裏。在事件視界之內,為了逃離黑洞的重力,物體需要達到的速度必須超過光速,這在物理學上是不可能的,因為沒有任何已知的物質或能量能夠達到或超過光速。

在黑洞附近,光的路徑也會被重力彎曲,這被稱為重力透鏡效應。當光試圖逃離黑洞時,它的路徑會不斷被向下彎曲,直到在事件視界處,光的路徑被彎曲得如此之多,以至於它實際上開始環繞黑洞旋轉,或者直接被吸入黑洞中心。一旦光進入了事件視界,它就無法再返回到外部宇宙,因此我們從外部觀察不到來自黑洞內部的任何光線或資訊。

簡而言之,光不能從黑洞中逃脫是因為黑洞的重力太強,以至於連光也無法達到足夠的速度來克服這種重力,從而被永遠困在黑洞內部。