Фізики з Віденського університету вперше змогли відтворити оптичну ілюзію, відому як ефект Террелла-Пенроуза, для об’єктів, що рухаються зі швидкістю, близькою до швидкості світла.
Про це розповідає ProIT
Одним із ключових передбачень спеціальної теорії відносності Альберта Ейнштейна є лоренцове скорочення, яке стверджує, що об’єкт, що рухається близько до світлової швидкості, скорочується в порівнянні зі своєю довжиною в стані спокою, а час для такого об’єкта сповільнюється. Проте в 1959 році фізики Джеймс Террелл та Роджер Пенроуз незалежно один від одного вказали, що об’єкт з швидкістю, близькою до світлової, виглядає не стиснутим, а трохи повернутим через оптичний ефект, який до сих пір вдавалось відтворити лише в симуляціях.
Тепер австрійським вченим вдалося вперше реалізувати цю оптичну ілюзію на практиці. Важливо зазначити, що фізично об’єкт не деформується і не змінює форми. Ілюзія виникає через різну відстань, яку світло проходить від різних кінців об’єкта до спостерігача. Для відтворення ефекту Террелла-Пенроуза фізики використали нерухомий куб, надрукований на 3D-принтері, та аналогічну сферу, які освітлювали лазерними імпульсами. Завдяки надшвидкій камері та лазерним імпульсам науковці змогли імітувати зниження швидкості світла до 2 метрів на секунду.
Імпульси випускалися послідовно, при цьому змінювався час затримки. Макети під час експозицій зрушували на невелику відстань, яку об’єкт проходив би між імпульсами, якби рухався зі швидкістю, близькою до світлової. Відбите світло від різних частин куба та сфери фіксувалося за допомогою камери, поетапно відтворюючи сприйняття рухомого об’єкта.
«Ми переміщували куб і сферу лабораторією і використовували високошвидкісну камеру для запису лазерних спалахів, відбитих від різних точок на цих об’єктах у різний час. Якщо правильно розрахувати час, можна створити ситуацію, яка дасть ті ж результати, якби швидкість світла не перевищувала 2 метри на секунду» — пояснює професор Петер Шатшнайдер з університету Відня.
За підсумками експерименту фізики отримали серію фотографій та анімацій, які імітують сприйняття об’єкта, що рухається зі швидкістю, близькою до світлової. Ці зображення були об’єднані в один кадр, що відповідає єдиному моменту часу для спостерігача.
Цей експеримент став першим випадком фізичного моделювання ефектів, які виникають під час руху об’єкта з швидкістю, близькою до світлової, що відкриває нові можливості для візуалізації інших незвичайних ефектів, які раніше підтверджувалися лише теоретично або в симуляціях.
Результати дослідження опубліковані у журналі Communications Physics.
