特勒爾旋轉
特勒爾旋轉（英語：Terrell rotation），或特勒爾效應（英語：Terrell effect），描述了物體接近光速時，觀察者所看到的失真的視覺外觀。這是一個根據狹義相對論推導計算出的結論。
在長度收縮效應中，物體在運動方向上收縮的現象是由「測量」得到的，考慮的是光同時從物體兩端發出的情況；而特勒爾效應考慮的是從高速運動的物體發出的光線同時到達觀測者的眼睛時所呈現出的景象。若物體的尺度小於它到觀測者眼睛的距離，此物體在高速移動下看起來會像是在旋轉。特勒爾效應於1959年被詹姆斯·特勒爾和羅傑·潘洛斯分別獨立提出[1][2]；然而早在1924年，澳大利亞物理學家 Anton Lampa 就已注意到了這個現象[3]。
理論細節
編輯
特勒爾和潘洛斯的論文指出，雖然狹義相對論似乎描述了一種「觀測性的收縮（observed contraction）」，但是這種「觀測」不應該與物體的視覺外觀（visible appearance）相混淆。由於從物體上的不同位置向觀測者發出的信號具有不同的時滯效應，正遠離觀測者的物體視覺上會被壓縮；正靠近觀測者的物體視覺上會被伸長；而經過觀測者身邊的物體視覺上則會被扭曲，像是被旋轉一樣[1][2]。 此前，一個廣為流傳的關於狹義相對論的預言是：從觀測者看來，（相對觀測者）高速運動的物體會看起來在運動方向上收縮（例如球形會收縮成橢球形），但這種說法是錯誤的[1][2]。
特勒爾和潘洛斯的論文促成了後續的一系列文章[4][5][6][7][8]去探索此修正後的推論。這些文章指出了當時關於狹義相對論的一些討論中所存在的瑕疵。他們並沒有去改變狹義相對論的數學結構，而是糾正了關於相對論的一些預言的誤解。
相關條目
編輯參考文獻
編輯- ^ 1.0 1.1 1.2 James Terrell. Invisibility of the Lorentz Contraction. Physical Review. 1959, 116 (4): 1041–1045. Bibcode:1959PhRv..116.1041T. doi:10.1103/PhysRev.116.1041 （英語）.
- ^ 2.0 2.1 2.2 Roger Penrose. The Apparent Shape of a Relativistically Moving Sphere. Proceedings of the Cambridge Philosophical Society. 1959, 55 (01): 137–139. Bibcode:1959PCPS...55..137P. doi:10.1017/S0305004100033776 （英語）.
- ^ Anton Lampa. Wie erscheint nach der Relativitätstheorie ein bewegter Stab einem ruhenden Beobachter? (PDF). Zeitschrift für Physik. 1924, 27 (1): 138–148 [2017-09-11]. Bibcode:1924ZPhy...27..138L. doi:10.1007/BF01328021. （原始內容存檔 (PDF)於2021-07-09） （德語）.
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- ^ Eric Sheldon. The Terrell Effect: Eppure si contorce!. American Journal of Physics. 1989, 57 (6): 487. Bibcode:1989AmJPh..57..487S. doi:10.1119/1.16144 （英語）.
- ^ John Robert Burke and Frank J. Strode. Classroom exercises with the Terrell effect. American Journal of Physics. 1991, 59 (10): 912–915. Bibcode:1991AmJPh..59..912B. doi:10.1119/1.16670 （英語）.
外部連結
編輯- （英文）過山車、地球、木星、土星、空心球體以及有軌電車在接近光速時分別呈現出的視覺外觀 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- （英文）一個介紹潘洛斯-特勒爾效應的網站 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- （英文）特勒爾效應的一個動畫演示 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）