Ротация Террелла
Вращение Террелла или эффект Террелла — это визуальное искажение , которому, согласно специальной теории относительности , мог бы подвергнуться проходящий объект, если бы он двигался со скоростью, составляющей значительную часть скорости света . Такое поведение было описано независимо Роджером Пенроузом и Джеймсом Эдвардом Терреллом . Статья Пенроуза была представлена 29 июля 1958 года и опубликована в январе 1959 года. [1] Статья Террелла была представлена 22 июня 1959 г. и опубликована 15 ноября 1959 г. [2] Общее явление заметил еще в 1924 году австрийский физик Антон Лампа. [3]
Это явление было популяризировано Виктором Вайскопфом в статье в журнале Physics Today . [4]
Из-за ранних споров о приоритете и правильной атрибуции, эффект также иногда называют эффектом Пенроуза-Террелла , эффектом Террелла-Пенроуза или эффектом Лампы-Террелла-Пенроуза , но не эффектом Лампы .
Подробности [ править ]
По симметрии это эквивалентно внешнему виду покоящегося объекта, как его видит движущийся наблюдатель. Поскольку преобразование Лоренца не зависит от ускорения, внешний вид объекта зависит только от мгновенной скорости, а не от ускорения наблюдателя.
В статьях Террелла и Пенроуза указывалось, что, хотя специальная теория относительности, по-видимому, описывает «наблюдаемое сокращение» движущихся объектов, эти интерпретированные «наблюдения» не следует путать с буквальными предсказаниями теории относительно видимого внешнего вида движущегося объекта. Благодаря эффектам дифференциальной задержки во времени в сигналах, достигающих наблюдателя из разных частей объекта, удаляющийся объект будет казаться сжатым, приближающийся объект будет казаться вытянутым (даже в рамках специальной теории относительности), а геометрия проходящего объекта будет казаться перекошенной, как если бы она вращалась. . По Р. Пенроузу: «Свет от задней части достигает наблюдателя из-за сферы, что он может сделать, поскольку сфера постоянно уходит с его пути». [2] [1]
Для изображений проходящих объектов кажущееся сокращение расстояний между точками на поперечной поверхности объекта можно было бы тогда интерпретировать как результат кажущегося изменения угла обзора, а изображение объекта можно было бы интерпретировать как кажущееся повернутым . Ранее популярное описание предсказаний специальной теории относительности, согласно которому наблюдатель видит , как проходящий объект сжимается (например, от сферы к сплюснутому эллипсоиду), было неверным. Сфера сохраняет свою круглую форму, поскольку по мере ее движения свету из дальнейших точек лоренц-сжатого эллипсоида требуется больше времени, чтобы достичь глаза. [2] [1]
Статьи Террелла и Пенроуза послужили поводом для появления ряда последующих статей. [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] в основном в Американском журнале физики , исследуя последствия этой поправки. В этих статьях указывалось, что некоторые существующие дискуссии по специальной теории относительности были ошибочными, и «объяснялись» эффекты, которые теория на самом деле не предсказывала – хотя эти статьи никоим образом не изменили реальную математическую структуру специальной теории относительности, они исправили неправильное представление относительно предсказания теории.
Представление эффекта Террелла можно увидеть в физическом симуляторе « Медленная скорость света », опубликованном Массачусетским технологическим институтом .
См. также [ править ]
Ссылки и дополнительная литература [ править ]
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Роджер Пенроуз (1959). «Видимая форма релятивистски движущейся сферы». Труды Кембриджского философского общества . 55 (1): 137–139. Бибкод : 1959PCPS...55..137P . дои : 10.1017/S0305004100033776 . S2CID 123023118 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Джеймс Террелл (1959). «Невидимость лоренцева сокращения». Физический обзор . 116 (4): 1041–1045. Бибкод : 1959PhRv..116.1041T . дои : 10.1103/PhysRev.116.1041 .
- ^ Антон Лампа (1924). «Как, согласно теории относительности, неподвижному наблюдателю кажется движущийся стержень?». Журнал физики (на немецком языке). 27 (1): 138–148. Бибкод : 1924ZPhy...27..138L . дои : 10.1007/BF01328021 . S2CID 119547027 .
- ^ Виктор Ф. Вайскопф (1960). «Визуальный вид быстро движущихся объектов». Физика сегодня . 13 (9): 24. Бибкод : 1960PhT....13i..24W . дои : 10.1063/1.3057105 . S2CID 36707809 .
- ^ Мэри Л. Боас (1961). «Видимая форма крупных объектов на релятивистских скоростях». Американский журнал физики . 29 (5): 283–286. Бибкод : 1961AmJPh..29..283B . дои : 10.1119/1.1937751 .
- ^ Эрик Шелдон (1988). «Перипетии эффекта Террелла». Американский журнал физики . 56 (3): 199–200. Бибкод : 1988AmJPh..56..199S . дои : 10.1119/1.15687 .
- ^ Джеймс Террелл (1989). «Эффект Террелла». Американский журнал физики . 57 (1): 9–10. Бибкод : 1989AmJPh..57....9T . дои : 10.1119/1.16131 .
- ^ Эрик Шелдон (1989). «Эффект Террелла: Eppure si contorce!». Американский журнал физики . 57 (6): 487. Бибкод : 1989AmJPh..57..487S . дои : 10.1119/1.16144 .
- ^ Джон Роберт Берк и Фрэнк Дж. Строуд (1991). «Классные упражнения с эффектом Террелла». Американский журнал физики . 59 (10): 912–915. Бибкод : 1991AmJPh..59..912B . дои : 10.1119/1.16670 .
- ^ Г.Д. Скотт и Х.Дж. ван Дрил (1970). «Геометрические проявления на релятивистских скоростях» . Американский журнал физики . 38 (8): 971–977. Бибкод : 1970AmJPh..38..971S . дои : 10.1119/1.1976550 .
- ^ П.М. Мэтьюз и М. Лакшманан (1972). «О кажущихся визуальных формах релятивистски движущихся объектов». Нуово Чименто Б. 12Б (11): 168–181. Бибкод : 1972NCimB..12..168M . дои : 10.1007/BF02895571 . S2CID 118733638 .
- ^ Г.Д. Скотт и М.Р. Винер (1965). «Геометрический вид крупных объектов, движущихся с релятивистскими скоростями». Американский журнал физики . 33 (7): 534–536. Бибкод : 1965AmJPh..33..534S . дои : 10.1119/1.1971890 .
