Фізики відтворили оптичну ілюзію, передбачену Ейнштейном

Фізики з Віденського університету вперше відтворили оптичну ілюзію, відому як ефект Террелла-Пенроуза, для об’єктів, що рухаються зі швидкістю, близькою до швидкості світла. 

Одним з передбачень спеціальної теорії відносності Альберта Ейнштейна було лоренцове скорочення, що означало, що об’єкт, який рухається зі швидкістю, близькою до світлової, ставатиме коротшим порівняно із власною довжиною у стані спокою, а час для нього буде сповільнюватись. Однак у 1959 році фізики Джеймс Террелл та Роджер Пенроуз незалежно один від одного передбачили, що об’єкт із близькою до світлової швидкістю буде виглядати не стиснутим, а трохи повернутим через оптичний ефект, який досі вдавалось відтворити лише у симуляціях. 

Наразі австрійським фізикам вперше вдалось відтворити цю оптичну ілюзію. Варто зазначити, що сам об’єкт фізично не деформується і не змінює форми. Ілюзія виникає через те, що світло від різних кінців об’єкту долає різну відстань до спостерігача. Для відтворенняефекту Террелла-Пенроуза фізики використали нерухомий куб, надрукований на 3D-принтері та аналогічну сферу, які освітлювали лазерними імпульсами. За допомогою надшвидкої камери та лазерних імпульсів науковці імітували зниження швидкості світла до 2 метрів на секунду. 

Імпульси при цьому випускалися послідовно, а час затримки змінювався. Макети між експозиціями зрушували на невелику відстань — таку, яку об’єкт би пройшов за час між імпульсами, якби рухався зі швидкістю, близькою до світлової. Відбите світло від різних частин кубу та сфери фіксували за допомогою камери, поетапно відтворюючи одномоментне сприйняття рухомого об’єкту. 

За результатами експерименту фізики отримали серію фото та анімації, які імітують сприйняття об’єкту, що рухається на швидкості, близькій до світлової. Вони були об’єднані в один кадр, що відповідає єдиному моменту часу для спостерігача.

Цей експеримент є першим випадком фізичного моделювання ефектів, що виникають під час руху об’єкту на швидкості, близькій до світлової. Це дає змогу візуалізувати інші незвичайні ефекти, які досі підтверджувались або суто теоретично, або у симуляціях.

Результати дослідження опубліковані у журналі Communications Physics

Джерело: SkiTechDaily