Исследователи из Венского технического университета и Венского университета впервые смогли экспериментально подтвердить эффект Террелла-Пенроуза — явление, предсказанное в 1959 году Джеймсом Терреллом и Роджером Пенроузом (лауреат Нобелевской премии 2020 года). Этот эффект описывает видимое вращение объектов, движущихся с околосветовыми скоростями, что объясняется сочетанием релятивистского сокращения длины и различного времени прихода света от различных точек объекта к наблюдателю.
До последнего времени этот эффект не был подтверждён экспериментально, так как в реальных условиях трудно достигнуть необходимых скоростей для его наблюдения. Релятивистское сокращение длины, при котором объект, движущийся на околосветовой скорости, кажется короче в направлении движения, давно известно и подтверждено многими экспериментами. Тем не менее, затруднительно запечатлеть этот эффект на фотографии, так как свет от разных точек объекта достигает камеры в разное время, что приводит к сложным оптическим искажениям.
Профессор Петер Шатчшнайдер из Венского технического университета объясняет: «Представьте себе ракету, пролетающую мимо нас со скоростью 90% от скорости света. Она будет казаться нам в 2,3 раза короче, чем в состоянии покоя». Это и есть релятивистское сокращение длины, также известное как сокращение Лоренца. Однако, если бы мы попытались сфотографировать эту ракету, то заметили бы не только её укорочение, но и кажущееся вращение.
В своей работе учёные использовали инновационный подход, вдохновлённый арт-научным проектом Энара де Диоса Родригеса. Вместо реального объекта, движущегося с околосветовой скоростью, были использованы короткие лазерные импульсы и высокоскоростная камера, что эффективно «замедлило» свет до 2 метров в секунду. Студенты Виктория Хельм и Доминик Хорноф, проводившие эксперимент, объясняют: «Мы перемещали куб и сферу по лаборатории и записывали отражённые лазерные импульсы с различных точек этих объектов в разные моменты времени. Тщательно подобрав синхронизацию, мы воссоздали условия, аналогичные движению со скоростью света в 2 м/с».
Отдельные снимки различных частей объекта в разные моменты были объединены в одно изображение, симулировав эффект, который наблюдался бы при реальном движении с околосветовой скоростью. Таким образом, куб действительно выглядел повёрнутым, подтверждая предсказания теории. Хотя сфера оставалась сферической, изменилось положение её полюсов.
Благодаря удачной комбинации научного подхода и художественного вдохновения, учёным удалось визуализировать эффект Террелла-Пенроуза, приближаясь к глубинному пониманию сложного мира теории относительности.
Источник: iXBT
