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

Похожие статьи (20) ↓

  1. Б.М. Болотовский, В.П. Быков «Излучение при сверхсветовом движении зарядов» 160 (6) 141–161 (1990)
  2. Г.Б. Малыкин «Связь томасовской прецессии и теоремы Ишлинского, примененной к наблюдаемому вращению изображения релятивистски движущегося тела.» 169 585–590 (1999)
  3. Г.Б. Малыкин «Эффект Саньяка. Корректные и некорректные объяснения» 170 1325–1349 (2000)
  4. Г.Б. Малыкин «Паралоренцевские преобразования» 179 285–288 (2009)
  5. 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)
  6. И.И. Аббасов, Б.М. Болотовский, В.А. Давыдов «Высокочастотная асимптотика спектра излучения движущихся заряженных частиц в классической электродинамике» 149 709–722 (1986)
  7. Б.М. Болотовский, С.Н. Столяров «Отражение света от движущегося зеркала и родственные задачи» 159 155–180 (1989)
  8. Б.М. Болотовский, С.Н. Столяров «Закон сохранения энергии для электромагнитного поля в применении к задачам излучения движущихся заряженных частиц» 162 (3) 195–206 (1992)
  9. Б.М. Болотовский, С.Н. Столяров «Излучение и потери энергии заряженных частиц в движущихся средах» 162 (2) 177–190 (1992)
  10. Б.М. Болотовский, А.В. Серов «Об особенностях движения заряженных нерелятивистских частиц в переменном поле» 164 545–547 (1994)
  11. Г.Б. Малыкин, В.И. Позднякова «Геометрические фазы в одномодовых волоконных световодах и волоконных кольцевых интерферометрах» 174 303–322 (2004)
  12. Г.Б. Малыкин «Эффект Саньяка в кольцевых лазерах и кольцевых резонаторах. Влияние показателя преломления оптической среды на чувствительность к вращению» 184 775–781 (2014)
  13. Б.М. Болотовский, В.А. Угаров «Об одном «парадоксе» электродинамики» 119 371–374 (1976)
  14. Б.М. Болотовский, В.А. Давыдов, В.Е. Рок «Об излучении электромагнитных волн при мгновенном изменении состояния излучающей системы» 126 311–321 (1978)
  15. Б.М. Болотовский, В.А. Давыдов, В.Е. Рок «Излучение электромагнитных волн при плавном изменении параметров излучающей системы» 136 501–517 (1982)
  16. Б.М. Болотовский, А.В. Серов «Об изображении поля излучения с помощью силовых линий» 167 1107–1111 (1997)
  17. Б.М. Болотовский, А.В. Серов «Особенности движения частиц в электромагнитной волне» 173 667–678 (2003)
  18. Б.М. Болотовский, А.В. Серов «Особенности поля переходного излучения» 179 517–524 (2009)
  19. А.И. Мусиенко, Л.И. Маневич «Аналоги релятивистских эффектов в классической механике» 174 861–886 (2004)
  20. М.И. Криворученко «Вращение плоскости качания маятника Фуко и прецессия Томаса: две линии одного сюжета» 179 873–882 (2009)

Список формируется автоматически.

© Успехи физических наук, 1918–2019
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение