Cтатьи, принятые к публикации

Методические заметки


Видимая форма движущихся тел

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

Показано, что при движении протяженного 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 искаженной, причем это искажение формы зависит от способа наблюдения. Кроме того, неподвижный наблюдатель видит пространственное положение и скорость объекта неправильно. При движении протяженного объекта с релятивистской скоростью дополнительно возникает рассмотренное еще А. Эйнштейном явление релятивистской аберрации, которое приводит к тому, что неподвижный наблюдатель видит изображение движущегося малого тела повернутым на некоторый угол. Показано, что в известных работах Дж. Террелла и Р. Пенроуза при рассмотрении данных явлений были не вполне корректно учтены эффекты, связанные с различным запаздыванием света испущенным различными участками протяженного объекта, которые одновременно приходят к неподвижному наблюдателю. Из этих работ, в частности, следовало, что неподвижный наблюдатель видит изображение движущегося протяженного объекта — например, куба или шара, не сплюснутым в направлении движения (как это следует из преобразований Лоренца), а лишь "повернутым" на угол релятивистской аберрации. Приведены корректные выражения для наблюдаемого неподвижным наблюдателем изображения стержней, которые параллельны и перпендикулярны скорости движения. В частности, показано, что при достаточно быстром движении куба мимо удаленного неподвижного наблюдателя, изображение той его грани, которая обращена к наблюдателю, сократится в направлении движения в соответствии с преобразованиями Лоренца, но не "повернется"; изображение же его задней (по направлению движения) грани "повернется" на некоторый угол. Следовательно, изображение куба будет выглядеть искаженным. Рассмотрена история теоретического предсказания и экспериментального наблюдения данного явления. Рассмотрен фактически сформулированный Г. Гамовым парадокс о релятивистском трамвае, показывающий, что результаты Дж. Террелла и Р. Пенроуза для общего случая движения объекта не являются корректными. Показано, что использование результатов данной работы наглядно объясняет парадокс о "трамвае Гамова". Приводятся конкретные физические задачи, для которых применение выражений для релятивистской аберрации и эффекта запаздывания света существенно упрощает их решение. Показано, что утверждения некоторых астрономов о наблюдении сверхсветовых движений некоторых галактики джетов сверхновых являются ошибочными, поскольку в процессе расчетов они игнорировали рассматриваемые эффекты.

Ключевые слова: запаздывание света, релятивистская аберрация, парадокс Гамова, скорость движения галактик
DOI: 10.3367/UFNr.2018.08.038407
Цитата: Болотовский Б М, Малыкин Г Б "Видимая форма движущихся тел" УФН, принята к публикации

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

English citation: Bolotovskii B M, Malykin G B “Visible form of moving bodiesPhys. Usp., accepted; DOI: 10.3367/UFNe.2018.08.038407

© Успехи физических наук, 1918–2018
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение