Οι επιστήμονες «είδαν» το φως να κινείται

Μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Βιέννης και το Κέντρο Κβαντικής Επιστήμης και Τεχνολογίας (TU Wien) κατάφερε κάτι που μέχρι πρόσφατα θεωρούνταν αδύνατο: να «δει» την ταχύτητα του φωτός. Συνδυάζοντας λέιζερ και υπερταχείες φωτογραφίες, οι επιστήμονες απεικόνισαν για πρώτη φορά το φαινόμενο Terrell-Penrose —μια οπτική ψευδαίσθηση που περιέγραψε η θεωρία της σχετικότητας εδώ και έναν αιώνα.

Το φαινόμενο αυτό, γνωστό και ως «περιστροφή Terrell» ή «Lampa-Terrell-Penrose effect», εξηγεί ότι όταν ένα αντικείμενο κινείται σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός, δεν φαίνεται απλώς να συμπιέζεται, αλλά να… περιστρέφεται οπτικά. Δηλαδή, αν φωτογραφίζαμε έναν κύβο που ταξιδεύει με αυτή την ταχύτητα, δεν θα βλέπαμε μόνο μία του όψη, αλλά δύο πλευρές και τη γωνία που σχηματίζουν.

Η ιδέα πρωτοδιατυπώθηκε το 1924 από τον φυσικό Άντον Λάμπα, ο οποίος δίδαξε επίσης στη Βιέννη. Τρεις δεκαετίες αργότερα, οι Ρότζερ Πένροουζ και Νέλσον Τέρρελ ανέπτυξαν τη θεωρία, προβλέποντας πώς θα εμφανιζόταν ένα αντικείμενο υπό αυτές τις συνθήκες. Μέχρι σήμερα, όμως, δεν υπήρχε τρόπος να αποτυπωθεί οπτικά ένα τέτοιο φαινόμενο.

Ο επικεφαλής της νέας μελέτης, Ντόμινικ Χόρνοφ, και ο Πέτερ Σατσνάιντερ βρήκαν μια ιδιοφυή λύση: να μιμηθούν την ταχύτητα του φωτός μέσω μιας διαδικασίας που θυμίζει τη «πανοραμική λήψη» του κινητού. Διέσπασαν την εικόνα ενός αντικειμένου σε εξαιρετικά λεπτές «φέτες» φωτός που ανακλώνται πάνω του και στη συνέχεια συνέθεσαν αυτές τις μικρο-στιγμές σε ένα ενιαίο οπτικό αποτέλεσμα.

«Αν προσπαθούσες να φωτογραφίσεις έναν πύραυλο που περνά μπροστά σου με την ταχύτητα του φωτός, πρέπει να θυμάσαι ότι το φως από κάθε σημείο του φτάνει σε διαφορετικό χρόνο», εξηγεί ο Σατσνάιντερ. «Έτσι, το αντικείμενο φαίνεται να έχει στραφεί».

Χρησιμοποιώντας παλμικά λέιζερ και χιλιάδες λήψεις με χρονική καθυστέρηση νανοδευτερολέπτων, οι επιστήμονες «επιβράδυναν» εικονικά το φως σε περίπου δύο μέτρα ανά δευτερόλεπτο — ένα επίτευγμα που ισοδυναμεί με το να συνδυάσεις 150 εκατομμύρια φωτογραφίες σε μία μόνο ακολουθία. Το αποτέλεσμα ήταν εκπληκτικό: ο κύβος πράγματι εμφανίστηκε στρεβλωμένος, σαν να είχε περιστραφεί, ενώ μια σφαίρα παρέμεινε σφαιρική αλλά με τον «Βόρειο Πόλο» της να έχει μετακινηθεί.

Η έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο Communications Physics (Nature, 2025), δεν αποτελεί μόνο τεχνολογικό θαύμα αλλά και πειραματική επιβεβαίωση της ειδικής θεωρίας της σχετικότητας μέσα από τη φωτογραφία. Η ίδια τεχνική, σύμφωνα με τους ερευνητές, μπορεί να ανοίξει νέους δρόμους για τη μελέτη φαινομένων που έως τώρα υπήρχαν μόνο σε εξισώσεις.

Ή, όπως αστειεύεται ο Σατσνάιντερ, «την επόμενη φορά που ταξιδεύετε με την ταχύτητα του φωτός, φροντίστε να δείχνετε και τις δύο πλευρές σας στην κάμερα».