Выпуски

 / 

2019

 / 

Октябрь

  

Методические заметки


Видимая форма движущихся тел

 а,  б
а Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Ленинский проспект 53, Москва, 119991, Российская Федерация
б Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук, ул. Ульянова 46, Нижний Новгород, 603000, Российская Федерация

Показано, что при движении протяжённого объекта не только с релятивистской, но и даже с нерелятивистской скоростью, вследствие различного запаздывания света, испущенного различными участками объекта, неподвижный наблюдатель видит форму этого объекта искажённой, причём это искажение зависит от способа наблюдения. Кроме того, неподвижный наблюдатель видит пространственное положение и скорость объекта неправильно. При движении протяжённого объекта с релятивистской скоростью возникает рассмотренное ещё А. Эйнштейном явление релятивистской аберрации, которое приводит к тому, что неподвижный наблюдатель видит изображение движущегося малого тела повёрнутым на некоторый угол. В известных работах Дж. Террелла и Р. Пенроуза при рассмотрении данных явлений не вполне корректно были изучены эффекты, связанные с различным запаздыванием испущенного различными участками протяжённого объекта света, который одновременно приходит к неподвижному наблюдателю. Из этих работ, в частности, следовало, что неподвижный наблюдатель видит изображение движущегося протяжённого объекта, например куба или шара, не сплюснутым в направлении движения (как это следует из преобразований Лоренца), а лишь "повёрнутым" на угол релятивистской аберрации. Приведены корректные выражения для видимого неподвижным наблюдателем изображения стержней, параллельных и перпендикулярных скорости движения. В частности, при достаточно быстром движении куба мимо удалённого неподвижного наблюдателя изображение грани куба, обращённой к наблюдателю, сократится в направлении движения в соответствии с преобразованиями Лоренца, но не "повернётся", тогда как изображение его задней (по направлению движения) грани "повёрнется" на некоторый угол. Следовательно, изображение куба окажется искажённым. Описана история теоретического предсказания и экспериментального наблюдения данного явления. Рассмотрен парадокс Г. Гамова о релятивистском трамвае, показывающий, что результаты Дж. Террелла и Р. Пенроуза для общего случая движения объекта некорректны. Результаты настоящей статьи наглядно объясняют парадокс о "трамвае Гамова". Приводятся конкретные физические задачи, решение которых существенно упрощается при применении выражений для релятивистской аберрации и эффекта запаздывания света. Показано, что утверждения ряда астрономов о наблюдении сверхсветовых движений некоторых галактик и джетов сверхновых ошибочны, поскольку в их расчётах игнорировались рассматриваемые эффекты.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
English fulltext is available at IOP
Ключевые слова: запаздывание света, релятивистская аберрация, парадокс Гамова, скорость движения галактик
PACS: 01.65.+g, 04.20.−q (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2018.08.038407
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2019/10/d/
Цитата: Болотовский Б М, Малыкин Г Б "Видимая форма движущихся тел" УФН 189 1084–1103 (2019)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 17 мая 2018, доработана: 5 августа 2018, 7 августа 2018

English citation: Bolotovskii B M, Malykin G B “Visible shape of moving bodiesPhys. Usp. 62 1012–1030 (2019); DOI: 10.3367/UFNe.2018.08.038407

Список литературы (220) Статьи, ссылающиеся на эту (1) Похожие статьи (20) ↓

  1. Г.Б. Малыкин «Применение модифицированного метода Дюге для измерения лоренцевского сокращения длины движущегося тела» 191 1117–1121 (2021)
  2. Г.Б. Малыкин «Паралоренцевские преобразования» 179 285–288 (2009)
  3. Г.Б. Малыкин, В.И. Позднякова «Квадратичный эффект Саньяка: влияние гравитационного потенциала силы Кориолиса на разность фаз в плечах вращающегося интерферометра Майкельсона (объяснение результатов экспериментов Д.К. Миллера 1921—1926 гг.)» 185 431–440 (2015)
  4. А. Перес «Релятивистская телеметрия» 156 145–151 (1988)
  5. Г.Б. Малыкин «Эффект Саньяка. Корректные и некорректные объяснения» 170 1325–1349 (2000)
  6. И.Н. Топтыгин «Квантовое описание поля в макроскопической электродинамике и свойства фотонов в прозрачных средах» 187 1007–1020 (2017)
  7. Г.Б. Малыкин «Связь томасовской прецессии и теоремы Ишлинского, примененной к наблюдаемому вращению изображения релятивистски движущегося тела.» 169 585–590 (1999)
  8. В.М. Гришин «Излучение Вавилова—Черенкова и радиационные потери энергии» 192 689–695 (2022)
  9. Г.Б. Малыкин, В.И. Позднякова «Геометрические фазы в одномодовых волоконных световодах и волоконных кольцевых интерферометрах» 174 303–322 (2004)
  10. В.И. Ритус «Обобщение метода коэффициента k в теории относительности на произвольный угол между скоростью наблюдателя (источника) и направлением луча света от далёкого неподвижного источника (к далёкому неподвижному наблюдателю)» 190 648–657 (2020)
  11. Е.Г. Бессонов «Об одном пути к преобразованиям Лоренца» 186 537–541 (2016)
  12. В.А. Алешкевич «О преподавании специальной теории относительности на основе современных экспериментальных данных» 182 1301–1318 (2012)
  13. А.П. Потылицын, Д.Ю. Сергеева и др. «Дифракционное излучение заряда как излучение сверхсветового источника в вакууме» 190 329–335 (2020)
  14. М.И. Криворученко «Вращение плоскости качания маятника Фуко и прецессия Томаса: две линии одного сюжета» 179 873–882 (2009)
  15. И.О. Золотовский, Р.Н. Минвалиев, Д.И. Семенцов «Динамика частотно-модулированных волновых пакетов в световодах с комплексными материальными параметрами» 183 1353–1365 (2013)
  16. С.С. Калмыкова, В.И. Курилко «Физические механизмы гидродинамической плазменно-пучковой неустойчивости» 155 681–701 (1988)
  17. П.Б. Иванов «О релятивистском движении двух тел с массами противоположного знака» 182 1319–1326 (2012)
  18. В.Б. Морозов «К вопросу об электромагнитном импульсе заряженных тел» 181 389–392 (2011)
  19. А.А. Логунов, М.А. Мествиришвили, Ю.В. Чугреев «О неправильных формулировках принципа эквивалентности» 166 81–88 (1996)
  20. В.Л. Гинзбург, Ю.Н. Ерошенко «Еще раз о принципе эквивалентности» 165 205–211 (1995)

Список формируется автоматически.

© Успехи физических наук, 1918–2022
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение