摘要：维也纳团队将光的切片拼接在一起，制作出快照。静止状态下（左图），立方体看起来很正常。但当模拟速度达到光速的99.9%时（右图），球体看起来仍然是圆形，但会露出其远端的部分。

如果一块立方体以接近光速在你的面前掠过，你会看到什么？

你可能会觉得它会被压扁，或者像电影特效一样拖出长长的光影，搞不好还会直接消失。

维也纳团队将光的切片拼接在一起，制作出快照。静止状态下（左图），立方体看起来很正常。但当模拟速度达到光速的99.9%时（右图），球体看起来仍然是圆形，但会露出其远端的部分。

但最新的实验结果显示：你看到的可能不是变形，而是旋转。

而且，这是一种真实的物理视觉错觉。

一百多年前的理论，如今被实验室“拍”了下来

根据爱因斯坦的狭义相对论，物体在接近光速运动的时候，会在运动方向上出现一种叫做“洛伦兹收缩”的效应，也就是说它会被“压缩变短”。虽然这个现象已经在粒子加速器里被间接验证，但人类的肉眼或者相机从未直接观测到。

不过，早在1959年，数学家彭罗斯和物理学家特雷尔就提出了一个出人意料的观点：

如果你用相机去观察这些接近光速的物体，看到的不会是被压扁的样子，而是一种神奇的旋转错觉。

这就是后来著名的特雷尔–彭罗斯效应。它的核心在于：光线从物体不同部位出发的时间不同，导致相机捕捉到的画面存在时间差，最终让高速物体看起来好像在旋转。

这个效应存在了几十年，却一直只停留在理论和模拟阶段。直到最近，物理学家才首次在实验室里真实地“拍”到了它。

用激光和相机，重现99.9%光速的“幻觉”

维也纳技术大学的研究团队并没有真的把正方体加速到光速，因为这在现实中几乎是不可能实现的。

根据爱因斯坦的理论，物体越接近光速，所需要的能量就越大，想把一个立方体加速到光速，所需的能量即使是大型粒子加速器也远远不够。

于是，科学家想出了一个“取巧”的办法：模拟它被拍摄的视觉效果。

他们准备了一个边长约1米的立方体，然后用超快激光脉冲来“扫描”它。每个激光脉冲的持续时间只有300皮秒，也就是十亿分之一秒，相机只在极短的时间内打开，捕捉反射回来的光，就像是给物体拍了一张超高速的快照。

每拍摄一张照片，他们就把立方体往前挪动大约4.8厘米，相当于物体在两次激光间“跑”了相应的距离。假设这块立方体以80%的光速运动，这个位移就是它应该到达的位置。

最后，他们把一连串的快照拼合在一起，就得到了立方体“以接近光速前进”的影像。

结果非常令人吃惊：立方体看起来像是在旋转，而球体甚至出现了类似“透视”的视觉错觉，感觉你能从侧面看到球体的内部。

但事实上，这些物体从头到尾都没有移动，只不过是光线和几何原理共同欺骗了我们的眼睛。

幻觉背后，其实是相对论的胜利

这种“旋转”并不是物体真的在旋转，而是光线传播的时间差造成的几何结果。当物体接近光速时，从物体后方发出的光线会比前方发出的光线晚很久才到达相机。因此，相机在捕捉图像时，就像被“时空折叠”了一样，原本应该被压扁的物体，看起来就像是轻轻转动了一个角度。

这与狭义相对论并不矛盾，反而证明了洛伦兹收缩是真实存在的，只不过我们的眼睛和相机“看到”的并不是它的真实形态。

研究团队在《通讯物理学》期刊上发表了这项成果。第一作者霍诺夫说：“我最喜欢这个实验的地方在于它的简洁。只要有正确的想法，就能在小型实验室里重现相对论效应。那些上世纪的预测，今天可以直观地呈现在我们的眼前。”

这项实验就像一场科学与直觉的较量。

我们的眼睛看到的是幻觉，但科学揭示的是时空真实的模样。

当一个立方体以99.9%光速飞驰时，你看到的“旋转”，其实是相对论在为你表演一场视觉魔术。

来源：星秘空间