Какво бихте видели, ако обект профучи покрай вас със скоростта на светлината? В продължение на век отговорът се криеше в сложни уравнения от теорията на относителността. Но сега, за пръв път в историята, учени от Австрия успяха да визуализират този феномен. Кадрите са изумителни и буквално преобръщат интуитивните ни представи за реалността.

Екип от Виенския център за квантови науки и технологии (TU Wien) и Виенския университет успя да заснеме експериментално ефекта на Терел-Пенроуз – теоретично предсказание, направено преди 100 години, което описва как движещ се с релативистична скорост обект би изглеждал на снимка. Противно на очакванията, той не би бил сплескан, а... завъртян.

Вековна загадка, която Айнщайн предсказа
Всичко започва още през 1924 г., когато физикът Антон Лампа теоретизира как би се променил външният вид на обект, доближаващ космическия скоростен лимит. Години по-късно, през 1959 г., физиците Роджър Пенроуз и Джеймс Терел независимо един от друг стигат до едно и също прозрение: поради начина, по който светлината от различните части на обекта достига до наблюдателя (или камерата) по различно време, обектът би изглеждал завъртян.

„Ако искате да направите снимка на ракета, докато прелита, трябва да вземете предвид, че на светлината от различните ѝ точки ѝ е отнело различно време, за да достигне камерата“, обяснява Петер Шатшнайдер, един от авторите на изследването. „Заради това на нас ни изглежда сякаш кубът е бил завъртян.“ Вместо да видите едната страна на куб, вие ще видите две от страните му и ъгъла между тях.

Как се снима нещо, което не можеш да достигнеш?
Проблемът е очевиден: скоростта на светлината е почти 300 000 километра в секунда. Не можем да ускорим реален обект до такава скорост и да го снимаме. Затова австрийските учени са приложили абсолютно гениален подход, вдъхновен от нещо, което всеки от нас познава – панорамния режим на смартфона.

Вместо да снимат един супер бърз обект, те са направили обратното. С помощта на импулсен лазер те са осветявали неподвижен обект и са го снимали с високоскоростна камера, но с различно времезакъснение. Всяка снимка е улавяла само тясна „филийка“ от отразената от обекта светлина. След това, подобно на панорамна снимка, те са „сглобили“ тези хиляди тънки резени в едно общо изображение или кратко видео.

Резултатът: Забавена светлина и усукани обекти
Този метод на практика е позволил на учените да „забавят“ скоростта на светлината до около 2 метра в секунда, правейки релативистичните ефекти видими за камерата. А резултатът е бил точно това, което теорията предсказва.

„Комбинирахме неподвижните изображения в кратки видеоклипове. Резултатът беше точно това, което очаквахме“, казва Шатшнайдер. „Кубът изглежда усукан, сферата си остава сфера, но Северният ѝ полюс е на различно място.“

Този експеримент не просто потвърждава вековна теория по изумителен визуален начин. Той отваря вратата за изучаването и на други ефекти от специалната теория на относителността чрез подобни иновативни методи, доказвайки за пореден път, че Вселената е много по-странна, отколкото изглежда на пръв поглед.