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超光速的瑰丽景象 当速度接近光速时，我们的眼里究竟会看到什么景象？这段相当棒的视频回答了这个问题。 它假设我们在沙漠的高速公路上行驶，然后展示了根据狭义相对论应该出现的各种光学特效。 这段视频是澳大利亚国立大学物理学家安东尼·席尔勒和克雷格·萨维奇的“看见相对论”项目的一部分。他们用超级电脑模拟了一个世界，在那里光速被减小到仅有每秒一米，相对论效应于是成了家常便饭。 这段视频包含了所有主要的相对论效应。首先，物体会被扭曲。当我们越接近一个物体的时候，它看起来仿佛离我们越远。同时我们两侧的物体则会扭曲变形。然后多普勒效应开始起作用，改变我们周围物体的颜色，把我们附近的东西变蓝，远处的变红。这还只是所有奇怪现象的开始。 简短的视频说明接近光速的运动是什么样的呢？以上这段严格符合相对论原理的动画描绘了将会出现的奇怪视效。首先，相对畸变会让物体看起来在你面前挤作一团。然后，多普勒漂移将使你前方的物体向蓝色带漂移，后方的物体向红色带漂移。同样，你前方的物体会看起来运动得比实际快，后方物体则变慢。两侧的物体看起来被弯曲了，常态下看不到的表面有可能会进入你的视野。当然，由于运动是相对的，当你静止而世界朝你运动时，效果也是一样的。 如果你对这个视频感兴趣，下面是完整的视频解说词这段视频是降光速场景的一个逼真演示。在这个模拟实验中，光速被从每秒30万千米降低到每秒仅一米。本实验只关注此假设所造成的光学效果。由此我们可以看到日常生活中绝无可能目睹的狭义相对论效应。 第一个场景是在没有任何相对论效应的情况下，在一条高速公路上行驶。请记下沙漠中标志物的位置和方向。 第二个场景中，我们加入了相对畸变。当我们加速时，由于角压缩的作用，一开始让我们产生向后运动的错觉。在我们经过那个路标的时候，它看起来被弯曲了。这可以看成是Terrell转动，或者角畸变在我们驶过路标时把它继续留在我们视野里。我们连房子的后墙都能看到。每个物体都有严重的变形，特别是天空，它慢慢地往透视消失点处缩小。 现在我们再加入多普勒频移。注意前方红色的沙漠发生了蓝移，在绿色和红色之前形成彩虹效果。蓝天往更蓝的方向频移以至失去了颜色。而画面边缘则相反——天空染上了一层红晕，而红色沙漠红移到了红外线频段，因而让公路失去了颜色。 在加入所有的相对论效应之后（现在又加上了车大灯效果），图像很快就变成黑白的了，中间明亮，边缘较暗。 高速飞越立方体的实验可以很好地演示Terrell效应。注意立方体的方向发生了改变。另外请比较它看起来的位置和在车内电子地图上显示的位置之不同。要记住，我们看到的是它过去的位置，不是现在的位置。 如果我们是从立方体中间穿过，它的内部结构会独立进行Terrell转动，看起来好像把它的里子给翻出来了一样。既使我们已经从它后面出来了，畸变仍把它的大部分残留在我们的视野中。 畸变的另一个特性是它让圆形始终保持圆形——也就是说，一个球无论如何相对观察者运动，也无论观察者站在哪儿，他看到的都是一个球形轮廓。环绕地球高速飞行的相机为我们演示了这一点。尽管相机离地球表面很近，畸变还是把地球挤进了我们前方的视野。但是因为我们离地球太近了，我们看到的是它的很小一块表面——于是像婆罗洲那么大一点的区域看起来就膨胀了起来，填满了整个地球。 来源：果壳网 |
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