Раніше цього року дослідники в Австрії змогли продемонструвати ефект спеціальної теорії відносності, який теоретично обговорюється вже 100 років. Він називається ефектом Террелла-Пенроуза, також відомим як обертання Террелла або ефект Лампи-Террелла-Пенроуза, і він описує ідею про те, що коли об’єкт рухається зі швидкістю світла, будь-який метод спроби сфотографувати цей об’єкт покаже, що він трохи обертається. Щоб відтворити цей ефект в експерименті, вчені з Віденського центру квантової науки і технологій (TU Wien) та Віденського університету поєднали лазери та високошвидкісну фотографію, щоб перетворити швидкість світла на щось, що ми можемо спостерігати зблизька. Результати опубліковано в рецензованому журналі Communications Physics. У статті команда дослідників під керівництвом автора-кореспондента Домініка Горнофа та старшого автора Петера Шаттшнайдера пояснює, як фізик Антон Лампа вперше висунув теорію про ці фотографічні явища у 1924 році. Лампа, який сам навчався та викладав у Віденському університеті, писав про те, що, на його думку, відбудеться зі стрижнем, коли він наблизиться до космічної межі швидкості. Через 35 років фізики Роджер Пенроуз та Нельсон Джеймс Террелл окремо дійшли того ж висновку: фотографія зафіксувала б не стиснення об’єкта, як можна було б очікувати, а його своєрідне обертання. Іншими словами, замість однієї спотвореної грані куба спостерігач побачив би одразу дві сторони та кут між ними. «Якщо ви хочете сфотографувати ракету, коли вона пролітає повз, потрібно врахувати, що світло з різних точок доходить до камери у різний час», – пояснив Шаттшнайдер у заяві Віденського технічного університету. «Це створює враження, ніби куб обертається». Швидкість світла становить 299 792 458 метрів за секунду. Наші найпотужніші прискорювачі частинок, такі як ті, що працюють у ЦЕРНі чи Фермілабі, можуть наблизитися до цього значення, але з різних причин ми не можемо ані правильно сфотографувати такі частинки, ані безпосередньо спостерігати їхню форму. Тому команда з Віденського технічного університету використала інший підхід, схожий на панорамний режим iPhone: вони уявно «розрізали» об’єкт на мікроскопічно тонкі сегменти для зйомки, а потім зібрали їх у єдиний композитний образ. Щоб здійснити таке «розрізання», вони застосували метод, який у побуті зазвичай вважається небажаним: сліпуче відбиття інтенсивного світла. У звичайних умовах ми уникаємо таких відблисків, але під час мікрофотографії самого світла вони стають необхідними. «Ми освітлюємо об’єкт імпульсним лазером і робимо фотографію через певний проміжок часу. Світло, відбите від частин об’єкта, що відповідають певній довжині оптичного шляху, виглядатиме яскравим на цьому знімку», – пояснила команда. Використовуючи цей підхід, дослідники змогли зімітувати уповільнення швидкості світла приблизно до 2 метрів за секунду. Це можна порівняти з тим, якби ви зшили разом майже 150 мільйонів фотографій подорожі до Великого Каньйону. «Ми поєднали статичні зображення у короткі відеокліпи надшвидких об’єктів. Результат повністю відповідав нашим очікуванням», – зазначив Шаттшнайдер. «Куб виглядає скрученим, сфера залишається сферою, але Північний полюс опиняється в іншому місці». На думку команди, ця експериментальна установка, або ж її вдосконалені варіанти, може стати ключем до вивчення інших аспектів спеціальної теорії відносності. А поки що залишається лише пам’ятати: якщо ви подорожуєте зі швидкістю світла, подбайте, щоб до камери були звернені ваші найкращі сторони.