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光会被加速吗?比如当光落向黑洞时,会被加速而超过光速吗?

而广义相对论有另一个相对应的预言:引力红移。他指出当光逃离恒星的引力场的过程中,由于损失能量而产生红移。这一预言于光线偏转证明的40年后被证明。1959年被科学家首次测量到太阳…

光在古时候被认为是瞬时传播的,也就是说不需要时间,无论哪里都能瞬间到达。

但近代物理学之父伽利略·伽利雷对此表示怀疑,他认为光速是一个有限的值。他设计了一个实验来测量光速的值。方法是在两个相隔一段距离的山头,用两个灯笼作为信号灯,通过遮挡灯笼来传播信号,根据传出信号和收到对方返回信号的时间间隔作为光在两地间传播所需的时间。但很可惜,实验失败了,他什么都没测出来。

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这其实是显而易见的,因为光速太快了,比人的动作和反应快多了,伽利略的实验是注定失败的。

后来一位丹麦天文学家奥勒·罗默利用伽利略发现的木星的伽利略卫星成功测量出了光速的近似值。

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说是近似值,其实差距有点大,他得到的结果是220000km/s,但是已经与现在的300000km/s在一个数量级上了。这一结果证明光速确实是一个有限的值。

但到了19世纪末,美国物理学家阿尔伯特·迈克尔逊和爱德华·莫雷做了一个用干涉仪测量光速差值的实验。这个称为迈克尔逊·莫雷实验最终证明光速是各向不变的。

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这表明光速并没有因地球的运动而改变,这一结果不符合经典的速度叠加。后来爱因斯坦提出了狭义相对论,提出了光速不变原理,认为光速在真空中就是一个恒定值。它并不会叠加光源的运动速度,无论光源跑多快,光速都是一样一样的,不会丝毫改变。

但虽然速度不会变,但基于能量守恒,其频率会发生改变,当光源向观察者运动,光的会发生蓝移,意味着频率增加。而当光源远离观察者运动,光的会发生红移,意味着频率降低。这种现象被称为多普勒效应。

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那么当光射线黑洞又会怎样呢?要回答这个问题之前就要先讲一下爱因斯坦的广义相对论了。

在提出狭义相对论后10年,爱因斯坦又提出了划时代的广义相对论,该理论用时空弯曲来描述了引力。他指出,宇宙中的物质会使周围的时空发生弯曲,而这一理论是对狭义相对论的延伸,自然也沿用了狭义相对论的基本原理:光速不变原理。也就是,在广义相对论的弯曲时空里,光速也是不变的。

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跟所有的科学理论一样,广义相对论做出了多个预言,其中的光线由于空间弯曲而偏转的预言于1919年被日全食观测所证实,再次让爱因斯坦声名大噪。

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而广义相对论有另一个相对应的预言:引力红移。他指出当光逃离恒星的引力场的过程中,由于损失能量而产生红移。这一预言于光线偏转证明的40年后被证明。1959年被科学家首次测量到太阳的氢原子光谱频率比地球上的氢原子光谱的频率略低。

既然从引力场出来的光会发生红移,那么光进入引力场会如何?答案已经跃然纸上:会蓝移。你只要把光的传播方向转过去,很容易就能看出来了。

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所以问题的答案就是:光并不会被加速,落向黑洞的光也不会被加速,它不会变快,但下落过程中会发生蓝移,频率会增加,也就相当于能量会增加。

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