İşığın sürəti 5 km/s olsaydı nə olardı? Relativity Park simulyatoru

Bu ay dərc olunan interaktiv simulyator xüsusi nisbilik nəzəriyyəsini hərfi mənada parkda gəzintiyə çevirir. Tərtibatçı Dmitri Brantın hazırladığı “Relativity Park”da işığın sürəti təxminən yerimə templərinə uyğun olan 5 km/s-ə endirilib; beləliklə nisbilik effektləri hissəcik fizikasının rəqəmləri arxasında gizlənmək əvəzinə insan miqyasında görünür olur.

İşığın süründüyü park

Səhifə brauzerdə işləyir və kiçik bir park təqdim edir: dəhliz, işıq dirəkləri, dönər çarx, karusel və şatl. Ekrandakı göstərici sürətinizi, β = v/c nisbətini, Lorentz faktoru γ-nı, qarşıdaki dünyanın nə qədər uzanmış göründüyünü və iki saatı — “sizin saatınız” və dünya saatını — izləyir.

Ox düymələri və ya WASD ilə sürətlənir, siçanla ətrafa baxır, boşluq düyməsi ilə dayanırsınız. L, G, C və B düymələri ayrı-ayrı effektləri açıb-söndürür — işığın gecikməsi, aberrasiya və büzülmə, Doppler rəngi və nisbi şüalanma — R başlanğıca qaytarır, Tab isə parametrləri açır.

Gəzinti zamanı nə görünür

Yuxarı oxa basmaq görüş sahənizi hərəkət istiqamətində sıxır və maviyə çalır; arxaya döndükdə mənzərə qızarmış və dartılmış görünür. İki taymer zamanın genişlənməsini birbaşa göstərir. İşıq dirəkləri dünya vaxtının hər saniyəsində bir dəfə yanıb-sönür: birinə yaxınlaşanda yanıb-sönmə sürətlənir və maviyə dönür, uzaqlaşanda ləngiyir və qızarır — bu, zamanın genişlənməsi ilə nisbi Doppler effektinin birləşməsidir.

Dönər çarx və karusel kabinələri işıq sürətinin 75%-i ilə hərəkət edir. Hər kabinə öz hərəkəti hesabına büzülüb və attraksionun müxtəlif hissələrindən işıq fərqli anlarda çatdığı üçün bütün quruluş müxtəlif vaxtlarda göründüyü halda görünür — bu effekt Terrell fırlanması adlanır. Dəhlizin sonundaki şatl da eyni cür davranır.

Oyuncaqdan çox

Layihənin sənədləri göstərir ki, render dekorativ deyil, fiziki əsaslıdır. Görünən hər nöqtə üçün render işığın nə vaxt yola düşdüyünü tapmaq üçün keçmiş işıq konusu ilə geriyə gedir; hərəkət edən obyektlər üçün bu, g(a) = a − |p(t−a) − eye| / c = 0 tənliyinin həlli deməkdir. Burada törəmə g’(a) = 1 + (v·n̂)/c, 0.857c sürətlə hərəkət edən karusel kabinəsinin künclərində 0.14-ə qədər düşə bilir — adi Nyuton iterasiyasının tam bir dövrəni atlayıb səhnəyə üçbucaqlar səpməsi üçün kifayətdir.

Sonra hər nöqtə Lorentz çevrilməsi ilə müşahidəçinin ani sükunət sisteminə keçirilir. Aberrasiya, Lorentz büzülməsi və Terrell fırlanması məhz bu bir addımdan irəli gəlir — sənədlərə görə, Terrell fırlanması əslində fırlanma deyil, işıq gecikməsinin artıq büzülmüş obyektə etdiyi şeydir. Arxa üzlərin kəsilməsi söndürülüb, çünki effekt müşahidəçidən uzağa baxan səthləri də göstərir; loqarifmik dərinlik isə ona görə istifadə olunur ki, γ(1+β) qədər uzandıqdan sonra görünən səhnə santimetrdən onlarla kilometrə qədər yayılır.

Dönər çarx sistemləri qəsdən qarışdırır: hər gondol öz sükunət sistemində verilib; halqa isə — qlobal sükunət sistemi olmayan sərt fırlanan halqa, Erenfest paradoksu — dünya xətləri birbaşa dünya sistemində verilib və işıq sürətindən aşağı, özünə uyğun qalır.