對(duì)于我們這些做過(guò)一些太空作業(yè)，對(duì)光和重力的性質(zhì)有基本了解的人來(lái)說(shuō)，我們可能會(huì)覺(jué)得有很多答案。這兩件事對(duì)已知的宇宙，以及我們對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)都有巨大的影響。

我們聽(tīng)過(guò)這樣的格言，沒(méi)有什么能逃脫黑洞的引力，我們經(jīng)常認(rèn)為黑洞是宇宙的真空吸塵器，它可以吸收整個(gè)星系和任何有質(zhì)量的東西。我們還認(rèn)為光是由無(wú)質(zhì)量的光子組成的，是宇宙中移動(dòng)速度最快的物體，大約以每秒30萬(wàn)公里的速度移動(dòng)。那么，如果光沒(méi)有質(zhì)量，那么黑洞對(duì)它有什么影響呢。20世紀(jì)最重要的發(fā)現(xiàn)之一，也是愛(ài)因斯坦相對(duì)論的重要基礎(chǔ)之一，就是光以光速運(yùn)動(dòng)，大約30萬(wàn)公里/秒。有趣的是，這是一個(gè)恒量，這意味著光比，不能移動(dòng)快慢速度。每一個(gè)觀察者，不管他們的速度移動(dòng)，或光源的速度移動(dòng)，還將測(cè)量光束以同樣的速度移動(dòng)。

有一個(gè)像光速這樣的常數(shù)，它不像宇宙中其他可觀察到的現(xiàn)象和幾何圖形那樣，根據(jù)角度而改變，這使得它非常有價(jià)值。愛(ài)因斯坦在他的狹義相對(duì)論中使用它作為一個(gè)公認(rèn)的假設(shè)，它幫助建立了他關(guān)于時(shí)空幾何的想法，以及時(shí)間如何基于引力和速度相關(guān)的因素流動(dòng)。也許對(duì)這個(gè)討論最重要的是，愛(ài)因斯坦提出了一個(gè)與牛頓對(duì)引力的傳統(tǒng)定義相反的觀點(diǎn)。愛(ài)因斯坦提出宇宙中的大物體具有扭曲時(shí)空的能力，而不是牛頓將引力定義為兩個(gè)都擁有質(zhì)量的物體之間的引力。換句話說(shuō)，當(dāng)考慮到一個(gè)被扔出的棒球的勻速軌道，然后它緩慢地向地面劃出一道弧線時(shí)，愛(ài)因斯坦不相信這代表了引力的拉力。

令人驚訝的是，同樣的事情也發(fā)生在沒(méi)有質(zhì)量的光上。當(dāng)光經(jīng)過(guò)黑洞時(shí)，當(dāng)它在時(shí)空的直線上移動(dòng)時(shí)，它不會(huì)加速它的加速度，這和質(zhì)量有關(guān)，因?yàn)楣獾乃俣仁呛愣ǖ?。然而，光的頻率被這種時(shí)空幾何畸變所改變，這影響了我們可以觀察到的光的顏色。這種現(xiàn)象被稱為引力紅移或藍(lán)移效應(yīng)。發(fā)出的顏色與被觀察到的顏色相比，會(huì)受到可見(jiàn)光光譜中光的位移的影響，無(wú)論是更接近藍(lán)色還是紅色。