Видимая форма движущихся тел

Показано, что при движении протяжённого 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 искажённой, причём это искажение зависит от способа наблюдения. Кроме того, неподвижный наблюдатель видит пространственное положение и скорость объекта неправильно. При движении протяжённого объекта с релятивистской скоростью возникает рассмотренное ещё А. Эйнштейном явление релятивистской аберрации, которое приводит к тому, что неподвижный наблюдатель видит изображение движущегося малого тела повёрнутым на некоторый угол. В известных работах Дж. Террелла и Р. Пенроуза при рассмотрении данных явлений не вполне корректно были изучены эффекты, связанные с различным запаздыванием испущенного различными участками протяжённого объекта света, который одновременно приходит к неподвижному наблюдателю. Из этих работ, в частности, следовало, что неподвижный наблюдатель видит изображение движущегося протяжённого объекта, например куба или шара, не сплюснутым в направлении движения (как это следует из преобразований Лоренца), а лишь “повёрнутым” на угол релятивистской аберрации. Приведены корректные выражения для видимого неподвижным наблюдателем изображения стержней, параллельных и перпендикулярных скорости движения. В частности, при достаточно быстром движении куба мимо удалённого неподвижного наблюдателя изображение грани куба, обращённой к наблюдателю, сократится в направлении движения в соответствии с преобразованиями Лоренца, но не “повернётся”, тогда как изображение его задней (по направлению движения) грани “повёрнется” на некоторый угол. Следовательно, изображение куба окажется искажённым. Описана история теоретического предсказания и экспериментального наблюдения данного явления. Рассмотрен парадокс Г. Гамова о релятивистском трамвае, показывающий, что результаты Дж. Террелла и Р. Пенроуза для общего случая движения объекта некорректны. Результаты настоящей статьи наглядно объясняют парадокс о “трамвае Гамова”. Приводятся конкретные физические задачи, решение которых существенно упрощается при применении выражений для релятивистской аберрации и эффекта запаздывания света. Показано, что утверждения ряда астрономов о наблюдении сверхсветовых движений некоторых галактик и джетов сверхновых ошибочны, поскольку в их расчётах игнорировались рассматриваемые эффекты.