Η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν ζωντανεύει: Ερευνητές καταφέρνουν να κάνουν ορατή την κίνηση με σχεδόν φωτεινή ταχύτητα
Έναν αιώνα μετά τη διατύπωση της ειδικής θεωρίας της σχετικότητας από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν, επιστήμονες στην Αυστρία κατάφεραν να αποδώσουν οπτικά ένα από τα πιο εντυπωσιακά φαινόμενα της θεωρίας – αυτό που προβλέπει ότι ένα αντικείμενο που κινείται κοντά στην ταχύτητα του φωτός δεν εμφανίζεται συμπιεσμένο, αλλά… περιστρεφόμενο. Το φαινόμενο, γνωστό ως Terrell–Penrose ή Lampa–Terrell–Penrose effect, θεωρείτο για δεκαετίες καθαρά θεωρητικό.
Το 2025, ερευνητές από το Κέντρο Κβαντικής Φυσικής και Τεχνολογίας του Τεχνικού Πανεπιστημίου της Βιέννης και το Πανεπιστήμιο της Βιέννης κατάφεραν να το «ζωντανέψουν» σε εργαστηριακές συνθήκες, μετατρέποντας τη θεωρία σε κάτι ορατό με γυμνό μάτι. Τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Communications Physics, προκαλώντας διεθνές ενδιαφέρον.
Η ιστορία του φαινομένου
Η ιδέα χρονολογείται από το 1924, όταν ο Αυστριακός φυσικός Anton Lampa πρότεινε ότι η φωτογράφιση ενός αντικειμένου που κινείται με τεράστια ταχύτητα δεν θα ήταν απλή, καθώς το φως από κάθε σημείο φτάνει στον παρατηρητή σε διαφορετικό χρόνο. Τριάντα χρόνια αργότερα, οι Roger Penrose και James Terrell κατέληξαν ανεξάρτητα στο ίδιο συμπέρασμα: αντί να φαίνεται συμπιεσμένο, το αντικείμενο εμφανίζεται στρεβλωμένο και περιστρεφόμενο, επιτρέποντας να φανεί ταυτόχρονα περισσότερες όψεις του. Ένας κύβος, για παράδειγμα, μοιάζει να γέρνει, ενώ μια σφαίρα διατηρεί το σχήμα της αλλά με τον «Βόρειο Πόλο» μετατοπισμένο.
Η πρόκληση της οπτικοποίησης
Η ταχύτητα του φωτός, 299.792.458 μέτρα το δευτερόλεπτο, είναι φυσικά απαγορευτική για υλικά σώματα. Ούτε οι ισχυρότεροι επιταχυντές, όπως εκείνοι του CERN ή του Fermilab, θα μπορούσαν να φωτογραφήσουν αντικείμενα που κινούνται τόσο γρήγορα. Η ομάδα της Βιέννης βρήκε έναν πρωτότυπο τρόπο: εμπνευσμένη από την πανοραμική φωτογράφιση των κινητών τηλεφώνων, «τεμάχισε» την εικόνα σε χιλιάδες στιγμές και τις συνένωσε σε μία σύνθετη φωτογραφία.
Επιβράδυνση του φωτός στο εργαστήριο
Με παλμικά λέιζερ και φωτογράφιση υψηλής ταχύτητας, οι επιστήμονες κατάφεραν να «επιβραδύνουν» το φως σε περίπου δύο μέτρα το δευτερόλεπτο, δημιουργώντας συνθήκες που προσομοιάζουν κοσμικές ταχύτητες. Η επεξεργασία εκατομμυρίων μικροφωτογραφιών οδήγησε σε βίντεο όπου τα αντικείμενα παραμορφώνονται όπως προβλέπει η θεωρία της σχετικότητας.
Όπως εξηγεί ο καθηγητής Peter Schattschneider: «Ένας κύβος φαίνεται να στρεβλώνεται και να γέρνει, ενώ μια σφαίρα διατηρεί το σχήμα της, αλλά με τον Βόρειο Πόλο της να έχει μετατοπιστεί».
Πέρα από την επίδειξη
Η μελέτη δεν αποτελεί απλώς ένα εντυπωσιακό οπτικό πείραμα, αλλά αποδεικνύει ότι οι αφηρημένες αρχές της σχετικότητας μπορούν να εφαρμοστούν σε ορατή κλίμακα. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι η ίδια μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για πειραματική μελέτη άλλων φαινομένων της ειδικής σχετικότητας ή ακόμη και για τη βελτίωση τεχνολογιών απεικόνισης σε μικροκλίμακα.
