摘要：1959年，物理学家詹姆斯·特雷尔（James Terrell）和罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）（2020年诺贝尔奖获得者）独立得出结论，快速移动的物体应该旋转。但是，这种影响从未得到证明。现在，科学家首次成功地使用激光脉冲和精确摄像机再现效果 - 每秒有效的光速为2米。...

当物体移动非常快（接近光速的速度）时，我们将其视为理所当然的某些基本假设不再适用。这是阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）的相对论特殊理论的核心结果。然后，对象的长度与静止时的长度不同，并且对象的时间与实验室中的时间不同。所有这些在实验中都反复证实。

但是，尚未观察到相对性的一个有趣的后果 - 所谓的Terrell-Penrose效应。 1959年，物理学家詹姆斯·特雷尔（James Terrell）和罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）（2020年诺贝尔奖获得者）独立得出结论，快速移动的物体应该旋转。但是，这种影响从未得到证明。现在，Tu Wien（维也纳）与维也纳大学之间的合作首次成功地使用激光脉冲和精密摄像机复制效果 - 每秒有效的光速为2米。

更快，较短：爱因斯坦的长度收缩

“假设一枚火箭以光速的90％的速度使我们越过我们。对我们来说，它的长度不再与以前相同，而是短2.3倍，” Tu Wien的Peter Schattschneider教授解释说。这是相对论的长度收缩，也称为洛伦兹收缩。

但是，这种收缩无法拍照。彼得·沙特格切尼德（Peter Schattschneider）解释说：“如果您想在飞行时拍摄火箭的照片，则必须考虑到来自不同点的光需要不同的时间到达相机。”来自物体的不同部分并同时发射到镜头或我们的眼睛的光线也不同时发出 - 这会导致复杂的光学效果。

赛车立方体：看似旋转

让我们想象超快速的物体是一个立方体。然后，远离我们的一侧比靠近我们的一侧更远。如果两个光子同时到达我们的眼睛，一个从立方体的前角，一个从后角出发，后角的光子进一步传播。因此，它一定是在较早的时候发出的。当时，立方体的位置与从前角发射的光线相同。

彼得·沙特切尔德（Peter Schattschneider）说：“这使我们看起来好像是旋转的。”这是相对论长度收缩和不同点的光的不同行进时间的组合。正如Terrell和Penrose所预测的那样，这共同导致了明显的旋转。

当然，即使拍摄极快的汽车，这在日常生活中也无关紧要。即使是最快的一级方程式汽车，只有在远离我们的汽车侧面发出的光线和朝向我们的侧面发出的光线之间的一小部分距离。但是，随着火箭的传播速度接近光速，这种效果将被清晰可见。

轻巧的有效速度

从技术上讲，目前不可能将火箭加速到在照片中可以看到这种效果的速度。但是，由Tu Wien的U Semten的Peter Schattschneider领导的小组发现了另一种灵感来自ART的解决方案：他们使用了极短的激光脉冲和高速相机来重现实验室的效果。

维多利亚·赫尔姆（Victoria Helm）和多米尼克·霍诺夫（Dominik Hornof）解释说：“我们在实验室周围移动了一个立方体和一个球体，并使用高速摄像头在不同时间从这些物体上的不同点反射出的激光闪光灯。” “如果正确的时机正确，您可以创建一个产生相同结果的情况，就像光速不超过每秒2米一样。”

将景观不同部分的图像结合到一个大图像很容易。在这里首次完成的是包括时间因素：该对象在许多不同的时间拍摄。然后，如果将光的速度仅为2 m/s，则将光线从那时散发出来的时刻被激光闪光灯照亮。这使得Terrell-Penrose效应可见。

彼得·沙特切尔德（Peter Schattschneider）说：“我们将静止图像组合到了超快速对象的简短视频片段中。结果正是我们所期望的。” “一个立方体显得扭曲，球体仍然是一个球体，但北极在另一个地方。”

当艺术和科学互相圈

Terrell-penrose效应的演示不仅是科学上的成功 - 它也是艺术与科学之间非凡共生的结果。出发点是艺术家Enar de Dios Rodriguez的一个艺术科学项目，他几年前与维也纳大学和维也纳技术大学合作，探讨了超快速摄影的可能性，并探索了由此产生的“光芒”。

结果现已发布在期刊上通信物理 - 一步可能有助于我们更好地理解相对论的直觉难以捉摸的世界。