Физики из Венского университета впервые воссоздали оптическую иллюзию, известную как эффект Террелла-Пенроуза, для объектов, движущихся со скоростью, близкой к скорости света.
Одним из предсказаний специальной теории относительности Альберта Эйнштейна было лоренцово сокращение, означавшее, что объект, движущийся со скоростью, близкой к световой, будет становиться короче по сравнению с собственной длиной в состоянии покоя, а время для него будет замедляться. Однако в 1959 году физики Джеймс Террелл и Роджер Пенроуз независимо друг от друга предсказали, что объект с близкой к световой скоростью будет выглядеть не сжатым, а немного повернутым из-за оптического эффекта, который до сих пор удавалось воспроизвести только в симуляциях.
Австрийским физикам впервые удалось воспроизвести эту оптическую иллюзию. Стоит отметить, что сам объект физически не деформируется и не меняет формы. Иллюзия возникает из-за того, что свет от разных концов объекта преодолевает разное расстояние до наблюдателя. Для воспроизведения эффекта Террелла-Пенроуза физики использовали неподвижный куб, напечатанный на 3D-принтере и аналогичную сферу, которые освещали лазерными импульсами. С помощью сверхбыстрой камеры и лазерных импульсов ученые имитировали снижение скорости света до 2 метров в секунду.
Импульсы при этом испускались последовательно, а время задержки менялось. Макеты между экспозициями сдвигали на небольшое расстояние — такое, которое объект бы прошел за время между импульсами, если бы двигался со скоростью, близкой к световой. Отраженный свет от разных частей куба и сферы фиксировали с помощью камеры, поэтапно воспроизводя одномоментное восприятие движущегося объекта.
«Мы перемещали куб и сферу по лаборатории и использовали высокоскоростную камеру для записи лазерных вспышек, отраженных от разных точек на этих объектах в разное время. Если правильно рассчитать время, можно создать ситуацию, которая даст те же результаты, если бы скорость света не превышала 2 метров в секунду», — объясняет профессор Петер Шатшнайдер из университета Вены.
По результатам эксперимента физики получили серию фото и анимацию, которые имитируют восприятие объекта, движущегося на скорости, близкой к световой. Они были объединены в один кадр, соответствующий единому моменту времени для наблюдателя.
Этот эксперимент является первым случаем физического моделирования эффектов, возникающих при движении объекта на скорости, близкой к световой. Это позволяет визуализировать другие необычные эффекты, которые до сих пор подтверждались или чисто теоретически, или в симуляциях.
Темная энергия меняется? Ученые бросают вызов космологической константе Эйнштейна
Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Physics
Источник: SkiTechDaily
