Apparenza visiva di oggetti in moto con velocità relativistica

For many decades of the last century, since the lenght-contraction theory made by Lorentz, in the scientific world there was the belief that this contraction would be visible for an observer at rest looking at a relativistically moving object. However, as it was proved by many authors afterwards, the fact that the speed of light is finite means that there is a difference between what we measure and what we see. The visual appearance of a moving object is made of the simultaneous arrival of the photons coming from the points of object to the eye of the observer. This means that the light coming from points that are further from the observer have left in earlier moments than those in which the light has left the closer points. This difference creates a distorted image of the object, becuase, since it is moving, it passes through different positions in the different moments in which the light is emitted from its points. Thus the visual image is not only a simple contraction, but it presents a deformation which depends, for instance, on the geometry of the object, on its speed and distance from the observer. In this thesis, a rod and a cube will be taken in consideration to analyse their specific deformations. It will also be examined the variation of the perceived colour (due to Doppler effect) and the change of light intensity of a relativistically moving object observed by a subject at rest.

Per diversi decenni del secolo scorso, a partire dalla teoria sulla contrazione delle lunghezze di Lorentz, nel mondo scientifico si è creduto che quest'ultima potesse essere visibile da parte di un osservatore in quiete rispetto ad un oggetto in movimento con velocità relativistica. Tuttavia, come hanno successivamente dimostrato diversi autori, la finitezza della velocità della luce comporta un netto distinguo tra ciò che viene misurato e ciò che viene osservato. La visione apparente di un oggetto in movimento è infatti creata dall'arrivo simultaneo all'occhio dell'osservatore dei fotoni partiti dai vari punti dell'oggetto. È dunque chiaro che la luce proveniente da punti dell'oggetto più lontani dall'osservatore saranno partiti in momenti precedenti a quelli in cui partono i raggi luminosi provenienti da punti più vicini. Questa differenza crea una visione distorta dell'oggetto, perché, essendo in movimento, esso si trova in posizioni diverse nei diversi momenti in cui la luce viene emessa dai suoi punti. L'immagine visualizzata non è dunque costituita da una semplice contrazione, ma presenta una deformazione che dipende, ad esempio, dalla geometria dell'oggetto in questione, dalla sua velocità e dalla distanza dall'osservatore. In questa tesi vengono presi in esame una sbarra ed un cubo in movimento, per analizzare le deformazioni di questi due specifici oggetti. Infine verrà trattata anche la variazione del colore percepito (dovuta all'effetto Doppler) e la modificazione dell'intensità luminosa di un oggetto in moto con velocità relativistica da parte di un osservatore in quiete.