Nava care se răsucește în zbor: cum distorsionează realitatea viteza luminii

O rachetă care pare să se rotească în timp ce zboară aproape cu viteza luminii nu este o scenă SF desprinsă dintr-un film futurist, ci o realitate demonstrată recent în laborator. Cercetătorii de la Universitatea Tehnică din Viena (TU Wien) și Universitatea din Viena au reușit să valideze unul dintre cele mai ciudate efecte prezise de teoria relativității speciale: efectul Terrell-Penrose. Fenomenul arată că obiectele care se deplasează la viteze relativiste par să-și modifice forma și orientarea vizuală pentru observatorii staționari, într-un mod complet neașteptat.

Acest efect nu este despre cum se comportă fizic obiectul în mișcare, ci despre cum este perceput din punctul de vedere al luminii și al observației. Mai exact, lumina provenită din diferite puncte ale obiectului nu ajunge în același timp la ochiul observatorului, rezultând o iluzie optică spectaculoasă. Știința tocmai a confirmat vizual ceea ce teoria prevestea de zeci de ani.

Formulată de Albert Einstein în 1905, teoria relativității speciale a schimbat pentru totdeauna modul în care înțelegem timpul, spațiul și mișcarea. Cele două efecte celebre — dilatarea timpului și contracția lungimii — sunt deja acceptate și chiar aplicate în tehnologia cotidiană. Un exemplu clar este funcționarea sistemelor GPS, care trebuie să țină cont de relativitate pentru a oferi poziționare exactă.

În cazul contracției lungimii, un obiect care se deplasează aproape cu viteza luminii pare mai scurt pentru un observator staționar, dar asta nu înseamnă că obiectul „se micșorează” fizic. Este doar o percepție distorsionată, cauzată de viteza enormă. Efectul Terrell-Penrose duce această idee mai departe: nu doar dimensiunile, ci și forma obiectului par să se modifice. Nava spațială nu mai pare doar alungită sau scurtată — pare… răsucită.

Această ipoteză a fost formulată teoretic în 1959, de către fizicienii James Terrell și Roger Penrose, însă a rămas până acum în zona predicțiilor teoretice, din lipsa mijloacelor experimentale necesare pentru validare. Accelera un obiect la viteze relativiste în lumea reală este, în acest moment, imposibil din punct de vedere tehnologic.

Experimentul care face imposibilul posibil: viteza luminii simulată

Cercetătorii austrieci au găsit o soluție ingenioasă pentru a testa ipoteza: în loc să accelereze obiectul la viteze enorme, au recreat efectul vizual folosind simulări și echipamente de captură optică ultra-rapidă. Practic, ei au redus viteza luminii la o scară gestionabilă: 2 metri pe secundă, adică de circa 150 de milioane de ori mai mică decât viteza reală a luminii.

Au folosit un laser pentru a ilumina obiecte în formă de cub și de sferă în mișcare. Camere de mare viteză au surprins reflexiile luminii, iar imaginile obținute au fost combinate într-un videoclip care simulează cum ar arăta obiectele dacă s-ar mișca aproape cu viteza luminii.

Rezultatul este spectaculos. Cubul pare răsucit în mișcare, iar sfera pare să se rotească subtil, deși în realitate nu au făcut altceva decât să se deplaseze în linie dreaptă. Fenomenul este generat exclusiv de întârzierea cu care lumina ajunge din diverse puncte ale obiectului la cameră. Așa se explică iluzia de răsucire pe care o anticipase efectul Terrell-Penrose cu zeci de ani în urmă.

Ce înseamnă această descoperire pentru viitorul științei?

În ciuda faptului că trăim într-o eră în care fizica cuantică și inteligența artificială fac titluri în fiecare zi, această confirmare a unui efect din relativitatea specială este un pas esențial pentru știință. Ea nu doar confirmă teoria lui Einstein, ci ne arată că mai sunt multe lucruri contraintuitive în modul în care funcționează universul.

Pe termen scurt, descoperirea are un rol educativ și experimental, dar pe termen lung, ea poate influența modul în care vom interpreta datele vizuale ale obiectelor în mișcare rapidă — fie că vorbim despre viitoare misiuni spațiale, vehicule hipersonice sau simulări digitale în realitate augmentată.

În plus, ne oferă un indiciu despre cât de mult mai avem de învățat despre percepție și realitate. Ce vedem cu ochii noștri nu este întotdeauna ceea ce este. Uneori, universul îți arată o navă răsucită, dar doar pentru că lumina n-a ajuns încă întreagă la tine. Adevărul vine cu întârziere — și în fizică, și poate și în viață.