Figure illustrant la déformation d'un vélo 2D avec β =0,9 avec la ligne pointillée représentant la section transversale du plan y–z. Crédit: Actes de la Royal Society A:Mathématique, Sciences physiques et de l'ingénierie (2020). DOI :10.1098/rspa.2019.0703
Deux chercheurs de l'Université de Surrey ont tenté de montrer à quoi pourrait ressembler un vélo se déplaçant à une vitesse proche de la lumière pour un observateur humain. Dans leur article publié dans la revue Actes de la Royal Society A , E.C. Cryer-Jenkins, et P. D. Stevenson développent des recherches antérieures qui ont tenté de décrire comment un objet proche de la vitesse de la lumière apparaîtrait à une caméra, cette fois en se concentrant sur son apparition à un observateur binoculaire.
Peu de temps après qu'Einstein ait publié ses idées sur la relativité restreinte, d'autres ont commencé à se demander à quoi ressemblerait un objet se déplaçant près de la vitesse de la lumière - dans les années 1930, le physicien George Gamow a proposé une expérience de pensée sur le sujet dans un livre de physique pour enfants. Il a suggéré que le vélo semblerait être un contrat de Lorentz. Ce point de vue a tenu jusqu'aux années 1950, lorsque Roger Penrose et James Terrell ont signalé des problèmes avec ce concept - les images sur pellicule photographique sont générées par des photons arrivant au même moment, par exemple, pas par ceux émis par l'objet en même temps. Ainsi, ce qu'une personne voit est un patchwork de photons tricotés ensemble provenant de l'objet à différents moments. Terrell a suggéré qu'un tel objet aurait l'air d'être tourné avec sa partie arrière augmentant proportionnellement par rapport à son visage.
Des travaux ultérieurs ont suggéré que les images d'un tel objet capturées par une caméra seraient encore plus complexes en raison d'un certain nombre de distorsions. Notamment, la plupart de ces travaux se sont concentrés sur ce à quoi un objet pourrait ressembler s'il était photographié à une vitesse proche de la lumière. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont élargi les recherches antérieures pour permettre l'introduction d'un observateur binoculaire, une personne avec deux yeux. Si un vélo dépasse quelqu'un, de gauche à droite, des images de celui-ci se forment dans l'œil gauche avant le droit - à des vitesses normales, le cerveau est capable de rattraper ce décalage, donnant aux humains une impression homogène semblable à celle d'un film des objets du monde qui les entoure.
Pour tenir compte du décalage horaire, les chercheurs ont ajouté un délai analytique, l'appliquant aux transformations de l'emplacement réel de l'objet par rapport à son emplacement apparent. Ils ont également pris en compte l'effet Doppler et les changements d'intensité qui seraient impliqués avec un tel objet. Ils ont ensuite produit une simulation montrant à quoi ils pensent qu'un vélo ressemblerait à un humain alors qu'il se déplaçait à une vitesse proche de la lumière.
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