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如果真的掉進黑洞,過程和看到的景象是【星際穿越】中所演的這樣嗎?

2014-11-17科學

相對論的視覺效應是一項非常有趣、卻在科研中常常被忽略的內容。 科研中出現的圖畫大都是效果圖,正式叫法是「藝術家眼中的印象圖」,是為了表現體系的某個或某些特色而作。除非另有聲明,所引的圖都是效果圖。 很多時候, 尤其在廣義相對論中, 印象圖甚至可能是所謂「上帝視角」,即從高維空間(通常是三維)觀察嵌入低維空間(通常是兩維)的時空彎曲。

先說狹義相對論,即高速運動物體的視覺效應

狹義相對論認為高速(v ~ c)運動的物體其尺度會沿運動方向收縮(尺縮效應),所以在伽莫夫著名的【物理世界奇遇記】裏面,高速動體的視覺效應被描述成扁扁的 (圖一)。

圖一:【物理世界奇遇記】中的動體的尺縮效應效果圖

直到1924年,奧地利物理學家安東蘭帕才意識到這不是動體的視覺效應,因為眼睛(和照相機)看到的像是由同時到達眼睛(和相機)的光形成的。直到1959年,這個現象被泰瑞和潘洛斯再次發現以後才引起人們關註。一般來說,由於相對論效應,高速運動的物體的像會產生畸變和轉動(圖二)。在最簡單的情況下,球形物體僅有轉動