خب بذار خیلی ساده و رفیق‌طور برات تعریف کنم چه اتفاق باحالی تو یه آزمایش جدید فیزیکی افتاده! یه گروه دانشمند اومدن و برای اولین بار تونستن یه توهم نوری رو که بیشتر شبیه فیلم‌های علمی‌تخیلیه، تو آزمایشگاه درست کنن: اینکه چطور یه شیء می‌تونه طوری دیده بشه که انگار با سرعت نزدیک به نور (یعنی تقریباً ۹۹.۹ درصد سرعت نور! خیلی هم سریع!) داره حرکت می‌کنه!
داستان از کجا شروع شد؟ همه‌مون اسم اینشتین رو شنیدیم، اون قضیه نسبیت خاصش معروفه (نسبیت خاص یعنی همون نظریه‌ای که می‌گه قوانین فیزیک برای همه‌ی ناظرها یکیه، فرقی نمی‌کنه با چه سرعتی حرکت می‌کنی، و سرعت نور تو خلا همیشه ثابته). طبق این نظریه، وقتی یه شیء با سرعت خیلی بالا حرکت می‌کنه، باید تو جهت حرکتش کوتاه‌تر به نظر بیاد. به این حالت به زبان علمی میگن انقباض لورنتس؛ یعنی طول جسم تو جهت حرکت کوچیک‌تر دیده میشه.
ولی سال ۱۹۵۹ دو تا دانشمند یعنی راجر پنروز (ریاضی‌دان معروف) و جیمز ترل (فیزیکدان)، چیز جالب‌تری گفتن! اونا نشون دادن که اگر یه آدم با یه دوربین از این جسم عکس بگیره، واقعاً اون کوتاهی و له‌شدگی رو نمی‌بینه! چون نوری که از نقاط مختلف جسم به دوربین می‌رسه، زمان‌های متفاوتی رو طی می‌کنه. نتیجه؟ آدم فکر می‌کنه اون شیء کج شده یا حتی چرخیده! به این توهم باحال میگن “اثر ترل-پنروز”.
حالا بیایم سراغ آزمایش جدید. تیم وینایایی با رهبری دومینیک هورناف (یه فیزیکدان کوانتومی باحال) گفتن ما نمی‌تونیم واقعا یه مکعب رو با سرعت نور حرکت بدیم – چون به قول هورناف، هرچی سریع‌تر بری، جرمِ اثرگذارت بیشتر میشه و انرژیِ مورد نیازت به طرز وحشتناکی زیاد میشه؛ برا همین فقط ذرات خیلی ریز رو تو شتاب‌دهنده‌‌ها می‌تونن تا نزدیکی سرعت نور برسونن، و جسم بزرگی مثل یه مکعب؟ بیخیال!
پس با یه حقه خیلی باحال ماجرا رو شبیه‌سازی کردن! اومدن از لیزرهای فراسریع (Ultra-fast laser pulses، یعنی پالس‌هایی که باز و بسته شدنشون فقط چند صد پیکوثانیه طول می‌کشه – هر پیکوثانیه یک میلیونیم یک میلیونیم ثانیه است!) و دوربین گیت‌دار (gated camera یعنی دوربینی که فقط تو یه بازه زمانی خیلی خیلی کوتاه عکس می‌گیره) استفاده کردن.
چجوری؟ یه مکعب یک‌متری رو گذاشتن، هر بار یه پالس فوق‌سریع بهش زدن و فقط تیکه‌ای از نوری که برگشت رو با دوربین گرفتن. بعد هر بار مکعب رو کمی جابهجا می‌کردن، مثلاً نزدیک به ۵ سانتی‌متر – یعنی فاصله‌ای که اگر با ۸۰٪ سرعت نور تو اون بازه زمانی حرکت می‌کرد، طی می‌شد. این کارو بارها تکرار کردن و هر بار از یه اسلایس جدید عکس گرفتن. در نهایت همه اسلایس‌ها رو چسبوندن کنار هم؛ شد انگار یه مکعب داره با سرعت عجیب می‌تازه!
این رو برای یه کره هم امتحان کردن، با جابه‌جایی بیشتر – حدود ۶ سانتی‌متر تو هر مرحله که میشه معادل ۹۹.۹ درصد سرعت نور!
حالا وقتی عکس‌ها کنار هم قرار گرفت، چه اتفاقی افتاد؟ مکعب دیگه صاف دیده نمی‌شد، کج و چرخیده به نظر می‌رسید. کره هم طوری به چشم میومد که انگار میشه دور تا دورش رو دید! یعنی مثل اینکه نگاهت از یه زاویه‌ی غیرممکن بهش افتاده باشه. هورناف می‌گه: «در واقع، این چرخش واقعیه نیست – صرفاً یه توهم نوریه که هندسه‌ی رسیدن نور به چشم ما رو گول می‌زنه.»
یعنی چی؟ یعنی چون نور اطراف و پشت جسم نسبت به نور جلوی جسم دیرتر به دوربین می‌رسه، اون تصویر نهایی طوری جابهجا میشه که جسم کج یا چرخیده به نظر بیاد؛ در حالی که واقعا هیچ چرخشی اتفاق نیفتاده!
پس خلاصه ماجرا اینه: نظریه نسبیت می‌گه جسم سریع کوتاه‌تر میشه، ولی اون چیزی که “واقعاً” با چشم یا دوربین می‌بینیم، یه چرخش عجیب و خاصه که دانشمندها بهش میگن اثر ترل-پنروز. حالا این تیم تونستن با یه آزمایش خلاقانه این اثر رو واقعا “ببینن”، نه فقط تو مدل‌سازی کامپیوتری.
حتی خود فیزیکدان‌ها هم از اینکه هندسه‌ی ماجرا این‌قدر قشنگ تو عکس‌ها نشسته، شگفت‌زده شدن؛ میگن دیدنش با چشم خیلی هیجان‌انگیز بوده!
در آخر بدون که برای شتاب‌دادن جسم‌های بزرگ تا سرعت نور باید انرژی عجیب‌غریبی مصرف کنیم که فعلاً محال به نظر میاد… ولی با همین شبیه‌سازی‌ها می‌تونیم دنیای نسبیت رو نه فقط بخونیم، بلکه ببینیم و با چشم لمس کنیم!
خواستی بیشتر بدونی ببین: «چه اتفاقی میفته اگر با سرعت نور حرکت کنی؟» یا «۸ راه برای دیدن نسبیت اینشتین تو زندگی واقعی» رو سرچ کن! یه دنیای عجیب و غریب ولی فوق‌العاده جذابه…
منبع: +
