Эффект Террелла-Пенроуза подтвержден: объекты на околосветовой скорости кажутся вращающимися
Физики наконец-то нашли способ проверить на практике релятивистский эффект, который оставался совершенно «неуловимым» больше полувека. Речь идет о знаменитом в узких кругах эффекте Террелла-Пенроуза, который предполагает иллюзию вращения объекта, движущегося со скоростью света. Новейшее моделирование позволило однозначно заявить: такая иллюзия действительно существует, причем в точности соответствует предсказанным параметрам. Что лишний раз подчеркивает правильное понимание Вселенной современной наукой.
Эффекты релятивистского замедления времени или сокращения длины хорошо известны еще со старших классов школы. Но это далеко не единственные следствия Специальной теории относительности, а лишь наиболее изученные. Еще 1959 году Джеймс Террелл и Роджер Пенроуз (последний в 2020 году получит Нобелевскую премию) сформулировали принцип, который на долгие десятилетия станет «крепким орешком» для экспериментальной физики. А именно: тело, движущееся со скоростью, близкой к световой, будет казаться наблюдателю вращающимся.
С одной стороны, механизм этого эффекта чрезвычайно прост: фотоны, исходящие от разных частей одного тела, достигнут глаза или фотокамеры не одновременно (из-за разницы в расстоянии). Поэтому на моментальном снимке он будет казаться расположенным не под тем же углом, что в реальности. Соответственно на ряде последовательных кадров он будет как бы «проворачиваться». С другой стороны, вся вторая половина ХХ века и первая четверть XXI прошли в бесплодных попытках смоделировать этот теоретически совершенно логичный феномен.
Конец этому тупику положили ученые из двух австрийских университетов — Венского и Венского технического. Вместе они наконец воспроизвели эффект Террелла-Пенроуза — с использованием сверхкоротких лазерных импульсов и камер с ультракороткой выдержкой. При этом команде под руководством профессора Петера Шаттшнайдера пришлось пойти на ряд ухищрений, чтобы «уменьшить» скорость света почти в 150 миллионов раз (вернее, создать такую иллюзию). То, как проходил эксперимент, описали участвовавшие в нем студенты Виктория Хельм и Доминик Хорноф:
«Мы перемещали по лаборатории куб и сферу, используя высокоскоростную камеру для фиксации лазерных вспышек, которые отражались от разных точек на поверхности этих тел. Если правильно рассчитать время — то можно получить те же результаты, как если бы скорость света составляла не более двух метров в секунду».
Эта уловка позволила обойти ограничение, требовавшее для демонстрации эффекта достижения чрезвычайно высоких скоростей — пока недоступных ни одной ракете. После того, как неподвижные снимки были объединены в короткие видеоролики (с учетом разных моментов съемки), эффект Террелла-Пенроуза впервые стал видимым. Абсолютно ровный куб показался несколько деформированным, а «северный полюс» сферы заметно сместился. Таким образом, правильность предсказаний релятивистской физики была в очередной раз подтверждена. Так же, как и другое предположение Роджера Пенроуза, касающееся явления «квантовой цензуры».
Самое популярное
