W maju 2025 roku społeczność naukowa odnotowała znaczący przełom, który przeniósł abstrakcyjne założenia szczególnej teorii względności do sfery namacalnych doświadczeń. Naukowcy z Politechniki Wiedeńskiej (TU Wien) oraz Uniwersytetu Wiedeńskiego po raz pierwszy w historii zademonstrowali eksperymentalnie istnienie efektu Terrella-Penrose’a. To intrygujące zjawisko, przewidziane teoretycznie ponad sześćdziesiąt lat temu w ramach prac Alberta Einsteina, opisuje, w jaki sposób obiekty poruszające się z prędkościami relatywistycznymi są postrzegane przez obserwatora – nie jako skrócone, lecz jako obrócone.
Aby osiągnąć ten wyjątkowy rezultat, zespół badawczy musiał zastosować wysoce zaawansowane techniki. Wykorzystano ultraszybkie impulsy laserowe w połączeniu ze specjalistycznymi kamerami, co pozwoliło na symulowanie ruchu bliskiego prędkości światła w ściśle kontrolowanych warunkach laboratoryjnych. Kluczowym elementem eksperymentu był sprytny manewr polegający na spowolnieniu prędkości światła w ich instalacji do zaledwie 2 metrów na sekundę. Ta modyfikacja umożliwiła uchwycenie subtelnych zniekształceń, które w warunkach naturalnych pozostają całkowicie niewidoczne.
Badacze rejestrowali odbicia światła od dwóch figur wzorcowych: sześcianu oraz kuli. Połączenie uzyskanych obrazów pozwoliło na wygenerowanie przekonującej wizualnej iluzji szybkiego obrotu. Profesor Peter Schattschneider z TU Wien relacjonował, że w wyniku obserwacji sześcian wydawał się skręcony, natomiast kula zachowała swój idealny kształt, choć jej bieguny uległy przesunięciu. Należy stanowczo zaznaczyć, że nie jest to fizyczne skrócenie obiektu, znane jako kontrakcja Lorentza, lecz wyłącznie efekt optyczny.
Efekt optyczny Terrella-Penrose’a powstaje na skutek różnicy w czasie, w jakim światło emitowane z różnych części poruszającego się obiektu dociera do obserwatora. Praca opisująca te odkrycia, zatytułowana „Snapshot of relativistic motion: Visualizing the Terrell-Penrose effect” (Migawka ruchu relatywistycznego: Wizualizacja efektu Terrella-Penrose’a), została opublikowana na łamach cenionego czasopisma „Communications Physics”.
To osiągnięcie stanowi nie tylko empiryczne potwierdzenie teoretycznych dociekań fizyków Jamesa Terrella i Rogera Penrose’a, którzy niezależnie sformułowali te przewidywania w 1959 roku, ale również otwiera nowe horyzonty dla głębszego zrozumienia fundamentalnych praw fizyki. Warto dodać, że sam efekt był już wcześniej przedmiotem rozważań austriackiego fizyka Antona Lampy w 1924 roku, chociaż jego pionierska praca została wówczas w dużej mierze przeoczona. Eksperyment laboratoryjny dostarcza zatem nie tylko dowodu, ale i nowej, kontrolowanej metody do wizualizacji skomplikowanych zjawisk relatywistycznych.
Tego typu przełomy mają istotne znaczenie dla astrofizyki oraz inżynierii lotniczej i kosmicznej, gdzie precyzyjne zrozumienie zniekształceń wizualnych przy ekstremalnie dużych prędkościach jest absolutnie krytyczne. Możliwość odtwarzania i szczegółowego badania tych efektów w warunkach laboratoryjnych pogłębia naszą wiedzę o zasadach relatywistycznych i ich praktycznych zastosowaniach. Metoda ta, będąca owocem współpracy nauki i sztuki wizualizacji, może posłużyć do przedstawienia innych słynnych eksperymentów myślowych związanych z teorią względności, oznaczając przejście od czysto matematycznego opisu do bezpośredniej obserwacji.