Многие из нас слышали о такой замечательной штуке как преобразования Лоренца, и даже существует интересная байка, что Эйнштейн начал размышлять о релятивистской физике, пытаясь представить вид объекта, движущегося с околосветовой скоростью. Собственно, не особо утруждаясь всякими выкладками, можно показать, что из тех самых преобразований следует видимое сокращение длины объекта. Если чуть конкретнее, то фиксируя объект, движущийся вдоль оси 0х, расстояние до каждой его точки будет короче в 1/(1–v²/c²)^1/2 раз: идеальная сфера чудесным образом станет эллипсоидом, а кубик превратится в нечто наподобие усеченной пирамиды.

Но кто на практике будет фиксировать время для разглядывания всяких шаров и кубов, движущихся со скоростью света? Потому представим себе некую гипотетическую ситуацию: отлетает первый в истории рейсовый звездолет Солнце — Альфа Волопаса (почему бы и нет, действительно?). В тот момент, когда он пролетает мимо Марса, его фотографирует местный хипстер Миша на старый дагерротип своего прапрапрадедушки с целью подтвердить теорию старика Эйнштейна. Как мы уже догадываемся, увидел хипстер совсем не то, что ожидал увидеть, ведь такой фотоаппарат не фиксирует время, строя изображение объекта с своей сетке координат, а просто по старинке отмечает упавшие на него фотоны. Дальше нам, увы, придется сделать весьма немаленькое допущение, что фотоаппарат прадедушки был не простой, а снимал в течение считанных долей секунд (технологии, все такое) — звездолет–то движется быстро, а Миша хотел увидеть именно звездолет, а не нечто неопределенное.

В общем, принцип съемки прост: от звездолета фотоны летят приближенно перпендикулярно фотопластинке, т.к. он находится весьма далеко относительно размеров этой самой фотопластины. В длину звездолет оказывается как будто чуть короче из–за Лоренцева сжатия, но если сравнить его ширину, то фотоны, например, от правого двигателя (пусть он дальше от камеры) летят дальше и дольше и, когда они долетают до первого двигателя, тот успевает пролететь некоторое расстояние. Что же это означает? Что ширина, первоначально может быть вовсе не заметная, выражается в какую–то конкретную длину на пленке. Для переднего края звездолета все наоборот, и эта ширина уменьшится. Подытоживая все эти рассуждения с длиной и шириной можно отметить, что звездолет на пленке не просто сократился, а как будто повернулся на угол arcsin(v/c) и чем он быстрее, тем больше наблюдателю на Мишиной фотографии будет казаться, что звездолет летит прямо на него. Проявив фотографию, Миша, конечно же, сразу увидел заговор всех физиков и конструкторов звездолетов и побежал печатать свои разоблачения в местный марсианский интернет. Ему невдомек, что этот эффект был предсказан еще в допотопном 1959 году физиками Джеймсом Терреллом и Роджером Пенроузом и назван в их честь вращением Террелла–Пенроуза.

Ну да ладно, оставим Мишу и фотоаппарат его прадедушки и заодно немного усложним задачу, пытаясь представить, что увидит отнюдь не хипстер Вася с его новой лунно–китайской мыльницей. Мыльница — не тот дедушкин дагерротип и фиксирует не просто падающий свет, а проходящий сначала через ее линзу, а значит, и наблюдаемый свет от звездолета будет идти совсем по другому. Опуская кучу вычислений, можно подвести, что свет от звездолета будет проектироваться через линзу на матрицу в фотоаппарате Васи и выглядеть изображение будет по другому, чем при простой проекции, а именно, не просто поворачиваться, что было бы ожидаемо, но еще и весьма сильно выгибаться по направлению движения в зависимости от линзы, а Вася получит даже не звездолет, как Миша, а нечто вообще очень странной формы. Что любопытно, похожим образом воспринимает зрение и человек, а потому Миша не очень удивлялся,когда увидел на фотографии то же, что и своим острым зрением.

P.S. В качестве постскриптума хотелось бы оставить эту известную ссылку на опыты по фотографированию с выдержкой порядка фемтосекунд, где также можно заметить этот самый эффект — отсвет у горлышка бутылки кажется нам сильно ближе и повернутым в нашу сторону.

P.P.S. Неточности во всяких фототерминах прошу простить и списать на то, что они к будущему поменялись (наверное), сами выкладки здесь не приводил, т.к. их краткое описание можно узнать по ссылке сверху, а затем, посчитать все самому. Целью являлось описание, как это модно,"на пальцах" красивого и интересного физического эффекта, да и сам Хокинг писал, что каждая формула уменьшает число читателей вдвое, на что мы ему чистосердечно поверим.