首次观测到奇怪的狭义相对论效应

物理学家在现实生活中观察到了奇异的特雷尔-彭罗斯效应

来源:科学美国人

在 1901 年出版的经典科幻小说《新加速器》中,H. G. Wells 描述了一种可以将人的新陈代谢速度加快 1,000 倍的药物。对于勇敢地测试魔药的两位主角来说,世界似乎奇怪地变慢了,几乎停止了运动。这个故事让我们中的一个人(Schattschneider)思考:如果我们可以放慢时间,我们能看到单个光子在太空中飞行吗?我们能观察到相对论现象吗?特别是,我们能否瞥见一种称为特雷尔-彭罗斯效应的奇怪预测?

特雷尔-彭罗斯效应会使以接近光速移动的物体看起来奇怪地旋转。这个概念似乎与爱因斯坦狭义相对论的另一个预测(即洛伦兹收缩)相悖,洛伦兹收缩认为,当物体运行得更快时,它们就会收缩。尽管特雷尔-彭罗斯效应已经在思想实验中得到了检验,并在计算机上进行了模拟,但它从未在现实生活中得到证实。

现实世界测试的前景一直处于休眠状态,直到最近,Schattschneider 的一位同事、维也纳科技大学的量子科学家 Philipp Haslinger 向他提到了一项名为 SEEC 项目的实验,该项目旨在可视化光在表面上的移动方式。他分享了一段视频,其中激光脉冲似乎以每秒几米的速度移动,大约仅为光速的十亿分之一。又来了:放慢时间的想法——威尔斯的新加速器,这次不是以魔法药水的形式,而是以超快摄影的形式。

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摘自“相对论运动的快照:可视化特雷尔-彭罗斯效应”,作者:Dominik Hornof 等人,发表于《通信物理学》,第 1 卷。 161; 2025 年 5 月 1 日(CC BY 4.0)