相对论的视觉效应是一项非常有趣、却在科研中常常被忽略的内容。 科研中出现的图画大都是效果图,正式叫法是「艺术家眼中的印象图」,是为了表现体系的某个或某些特色而作。除非另有声明,所引的图都是效果图。 很多时候, 尤其在广义相对论中, 印象图甚至可能是所谓「上帝视角」,即从高维空间(通常是三维)观察嵌入低维空间(通常是两维)的时空弯曲。
先说狭义相对论,即高速运动物体的视觉效应
狭义相对论认为高速(v ~ c)运动的物体其尺度会沿运动方向收缩(尺缩效应),所以在伽莫夫著名的【物理世界奇遇记】里面,高速动体的视觉效应被描述成扁扁的 (图一)。
直到1924年,奥地利物理学家安东兰帕才意识到这不是动体的视觉效应,因为眼睛(和照相机)看到的像是由同时到达眼睛(和相机)的光形成的。直到1959年,这个现象被泰瑞和彭罗斯再次发现以后才引起人们关注。一般来说,由于相对论效应,高速运动的物体的像会产生畸变和转动(图二)。在最简单的情况下,球形物体仅有转动