這個可能有點燒腦，但我希望這篇文章能讓你看明白。

我們是不是都被騙了？相機拍到的以接近光速飛行的物體，根本不是愛因斯坦理論中那個被壓扁的樣子，而是一個旋轉的“幻影”。

這項堪稱“視覺魔術”的實驗，首次在實驗室里捕捉到了這個被預言了60多年的神秘現象，它不僅讓我們對相對論有了全新的直觀認識，更可能為觀測那些曾經只存在于思想實驗中的物理奇觀打開了一扇大門。該研究成果已于2025年5月1日發(fā)表在《自然》旗下子刊《通訊物理學》上。

你是否想過，一個物體以99.9%的光速從你眼前飛過會是什么樣？

根據我們從教科書里學到的知識——愛因斯坦的狹義相對論，答案似乎很明確：它會在運動方向上被“壓扁”，也就是著名的“洛倫茲收縮”或尺縮效應。一個球體會變成一個橄欖球，一個立方體會變成一個“磚塊”。這個概念，就像時間會變慢一樣，早已成為相對論的標志性符號。

然而，早在1959年，兩位物理學界的大神——羅杰·彭羅斯（Roger Penrose）和詹姆斯·特雷爾（James Terrell）就提出了一個驚人的觀點：洛倫茲收縮是真實的物理效應，但你的眼睛或相機，絕對看不到一個被壓扁的物體。

這怎么可能？物理上被壓扁了，我們卻看不見？難道是我們的眼睛出了問題？

不，出問題的不是眼睛，而是光。一張“快照”的本質，是捕捉在同一時刻到達相機的所有光子。對于一個高速飛行的三維物體，從它后端發(fā)出的光，需要比前端發(fā)出的光多走一段距離才能到達你的相機。

當物體接近光速時，這點微小的時間差就變得至關重要。就在后端的光奮力“追趕”前端的光時，物體本身已經向前竄了一大截！

于是，一個奇妙的現象就發(fā)生了：光的這種“延遲”效應，恰好補償了物理上的“壓扁”效應，最終呈現在你視網膜上的，不是一個收縮的物體，而是一個看起來被旋轉了的物體！

一個高速飛行的球，看起來依然是個球；

而一個立方體，則會展現出你本來看不到的側面，仿佛它轉了個身讓你看一樣。

這個理論，被稱為“特雷爾-彭羅斯效應”，簡直就是相對論里的一個史詩級彩蛋。但60多年來，它一直只是個“傳說”。畢竟，誰能把一個一米長的立方體加速到光速的80%呢？要知道，即便是驅動一顆電子到接近光速，都需要動用巨大的粒子加速器。

“既然無法讓物體真的飛起來，那就讓‘光’飛起來好了?！?維也納大學的這群科學家們腦洞大開。

他們設計了一個絕妙的“騙局”。

第一步：光之切片。他們用僅有300皮秒（一秒的一萬億分之三百）的超短激光脈沖去照射一個靜止的立方體。同時，用一個同樣只能在瞬息之間開合的“門控相機”去捕捉反射光。每一次拍攝，都只能拍下光走過特定距離后反射回來的一個極薄的“光切片”。

第二步：手動位移。每拍完一個“切片”，他們就把立方體向前移動4.8厘米。這個距離經過了精確計算，正好等于一個以80%光速運動的立方體，在兩次激光脈沖的間隔時間內飛過的距離。

第三步：合成電影。他們不斷重復這個過程，就像在制作一部定格動畫，最終將所有不同位置拍攝到的“光切片”按照時間順序組合起來，一張前所未有的“相對論快照”就誕生了。

“當你把所有切片組合起來，這個物體看起來就像在以不可思議的速度飛馳，盡管它其實從未真正移動過，”該研究的第一作者多米尼克·霍諾夫（Dominik Hornof）解釋道，“說到底，這其實是個幾何游戲。”

結果令人震撼。

在最終合成的照片中，那個物理上被壓縮成0.6倍厚度的“磚塊”，看起來真的像一個完美的立方體被旋轉了一個角度，露出了它本應被遮擋的側面。

而那個被模擬成以99.9%光速飛行的球體，也依然保持著完美的球形，甚至能讓你窺見它“后腦勺”的景象。

眼見不一定為實，尤其是在光速的舞臺上，連幾何學都給你耍了個花招。這項實驗用一種極其直觀的方式告訴我們：物理真實（洛倫茲收縮）和視覺真實（特雷爾旋轉）是兩回事。你的身體若真的在高速飛行，會感受到擠壓；但你的眼睛，卻只能看到一場華麗的旋轉。

所以，愛因斯坦并沒有翻車，尺縮效應是真的，只是我們根本看不到！

參考文獻：

Hornof, D., Helm, V., de Dios Rodriguez, E. et al. A snapshot of relativistic motion: visualizing the Terrell-Penrose effect.Commun Phys8, 161 (2025).