光和引力对已知的宇宙产生了巨大的影响，也影响了我们对宇宙的认识。然而，这两者的相互作用会让人感到困惑。我们都听说过，没有任何东西能逃脱黑洞的引力束缚，黑洞就像是宇宙真空吸尘器，它可以吸走整个星系和其他有质量的东西。另一方面，光是由无质量的光子组成的，它是宇宙中运动速度最快的东西，以每秒30万千米的速度运动。
那么，如果光没有质量，黑洞对它有什么影响呢？
20世纪最重要的发现之一，也是爱因斯坦的相对论的关键基础之一，就是光以“光速”运动——大约30万千米/秒。光速是一个恒量，这意味着光在真空中的运动速度不能比这个速度更快或是更慢。而且无论观察者的运动速度有多快，或者是光源的运动速度有多快，所有的观察者都会测量出光的速度保持不变，这被称作光速不变原理。
基于此，爱因斯坦创立了狭义相对论，并且最终引出了广义相对论——不同于牛顿万有引力定律的引力理论。爱因斯坦提出，宇宙中的有质量物体具有扭曲时空的能力，而不是牛顿所认为的具有质量的两个物体之间的吸引力。举个例子，向前扔出一个小球，然后小球落到地面，爱因斯坦不认为这代表了重力的“拉力”。他认为，质量巨大的地球弯曲周围的时空，使小球沿着弯曲的时空运动。
虽然光子没有静止质量，但它们的运动也会受到时空弯曲的影响。当光经过黑洞附近时并不会被黑洞加速，因为有质量的物体才会这样，还因为光的速度是恒定的。然而，由于时空几何畸变，光的频率发生了变化，这影响了我们可以观察到的光的颜色。这种现象被称为引力红移或蓝移效应，要么光谱偏向蓝色（较短的波长），要么偏向红色（较长的波长）。
既然黑洞有如此强大的引力，甚至连光都无法逃脱，而光不能改变它的速度，所以它怎么可能被一个黑洞“控制”或“捕获”呢？
如前所述，广义相对论的理论认为，任何大质量物体都会扭曲周围的时空。由于光子总是沿着最短的路径运动，当它经过一个巨大物体周围的扭曲时空时，光就会沿着弯曲的时空运动。因此，引力不会直接弯曲光线，只是光沿着弯曲时空运动的现象看起来像是受到引力的拉扯。黑洞的中心是奇点，这里聚集着黑洞的所有质量，导致奇点周围的时空受到极度弯曲，从而使光无法逃离黑洞的弯曲时空。
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