Теорію підтверджено: фізики вперше змогли спостерігати, як виглядатиме об'єкт, що рухається зі швидкістю світла (фото)

Науковці вперше розробили модель того, як виглядатимуть об'єкти, що пересуваються близько до швидкості світла. Фізики винайшли оптичний феномен, відомий під назвою ефект Террелла-Пенроуза.

Використовуючи надзвичайно швидкі лазерні технології та спеціалізовану камеру, вчені змогли створити оптичну ілюзію, яка, на перший погляд, суперечить спеціальній теорії відносності Альберта Ейнштейна. Результати дослідження були опубліковані в журналі Communications Physics, згідно з інформацією від Live Science.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Одним із наслідків спеціальної теорії відносності Ейнштейна є те, що об'єкти, які рухаються майже зі швидкістю світла мають здаватися коротшими, ніж є насправді. Це явище відоме як Лоренцеве скорочення і його опосередковано підтвердили під час експериментів на прискорювачах частинок.

У 1959 році математик Роджер Пенроуз і фізик Джеймс Террелл висловили припущення, що спостерігач, який використовує камеру, насправді не зможе побачити укорочений об'єкт. Це пов'язано з тим, що світло від різних частин об'єкта до камери досягає в різний час, через що об'єкт виглядає таким, що повертається. Цю оптичну ілюзію, відому як ефект Террелла-Пенроуза, вперше змогли відтворити фізики в лабораторних умовах.

Фізики використовували надшвидкі лазери і камери для отримання зображень куба і сфери, які "рухаються" майже зі швидкістю світла. У результаті були отримані зображення повернутих об'єктів, що доводить правильність прогнозів Террелла і Пенроуза.

На даний момент переміщення будь-якого об'єкта зі швидкістю світла або близькою до неї є неможливим. Як зазначають науковці, згідно з теорією Ейнштейна, чим швидше рухається об'єкт, тим більше зростає його ефективна маса. При наближенні до швидкості світла енергія, необхідна для руху, зростає в геометричній прогресії. Отже, для досягнення таких швидкостей знадобилася б неймовірна кількість енергії, яку вчені поки що не можуть виробити.

Фізики вирішили відтворити рух об'єктів, що наближається до швидкості світла. Для цього вони використали куб зі стороною приблизно 1 метр. На куб направили лазерні промені, тривалість яких становила всього 300 пікосекунд, що дорівнює приблизно одній десятій мільярдної секунди. Після цього вчені зафіксували відбите світло за допомогою камери з миттєвим затвором, яка відкривалася лише на короткий проміжок часу, створюючи тонкий "зріз" зображення.

Після кожного зрізу вчені переміщували куб приблизно на 4,8 см уперед. Ця відстань відповідала б тому, що куб пройшов би, якщо б рухався зі швидкістю 80% від швидкості світла, за час між лазерними імпульсами. Далі дослідники об'єднали всі ці зрізи в єдину анімацію куба в русі. На думку вчених, створюється враження, що куб рухається майже зі швидкістю світла, хоча насправді він залишається на місці.

Потім те ж саме фізики зробили зі сферою, яку переміщали на 6 см, щоб імітувати її рух зі швидкістю в 99,9% швидкості світла. Під час суміщення зрізів куб здавався поверненим, а сфера виглядала так, ніби можна було зазирнути за її грані. Таким чином вчені отримали оптичну ілюзію.

Згідно з дослідженнями вчених, ефект Террелла-Пенроуза не суперечить спеціальній теорії відносності, розробленій Ейнштейном. Коли об'єкт рухається з великою швидкістю, він візуально скорочується в напрямку свого руху, проте камера не може це зафіксувати безпосередньо. Це відбувається через те, що світлу, яке йде ззаду, потрібно більше часу, щоб дістатися до камери, ніж світлу, яке рухається спереду. В результаті знімок виходить дещо спотвореним, і об'єкт виглядає так, ніби він повернутий.

Як зазначав Фокус, хіміки вперше змогли безпосередньо спостерігати незвичайну фазу води, в якій вона одночасно проявляє властивості твердого та рідкого станів.

Фокус також обговорював питання про кількість зірок у Чумацькому Шляху та в масштабах Всесвіту. Визначити точну кількість зірок у нашій галактиці є досить складним завданням. Ще більшою мірою ускладнюється ситуація, коли мова йде про зірки в спостережуваній частині Всесвіту. Проте астрономи мають приблизні оцінки щодо числа зірок, які розташовані в Чумацькому Шляху і в інших частинах знайомого нам Всесвіту.