Τι είναι η συστολή μήκους;

Η συστολή μήκους αναφέρεται σε ένα φαινόμενο στο οποίο ένα αντικείμενο θεωρείται μικρότερο κατά μήκος της διάστασης της κίνησης του από έναν παρατηρητή όταν το αντικείμενο βρίσκεται σε κίνηση σε σχέση με αυτόν τον παρατηρητή.Ονομάζεται επίσης συστολή Lorentz ή Lorentz -Fitzgerald συστολή, μετά από φυσικούς Hendrik Lorentz και George Fitzgerald.Όσο ταχύτερα ένα αντικείμενο κινείται σε σχέση με τον παρατηρητή, τόσο περισσότερο θα συστέλλεται από την άποψη του παρατηρητή.Αυτό το αποτέλεσμα είναι τόσο μικρό ώστε να είναι αμελητέο στις ταχύτητες που οι άνθρωποι είναι πιθανό να συναντήσουν στην καθημερινή ζωή, αλλά σε αντικείμενα που κινούνται σε ένα αξιοσημείωτο κλάσμα της ταχύτητας του φωτός γίνεται πιο αξιοσημείωτο.

Το φαινόμενο της συστολής μήκους είναι συνέπεια της ειδικήςσχετικότητα.Σύμφωνα με τη θεωρία της σχετικότητας, η ταχύτητα του φωτός σε κενό (περίπου 300.000 χιλιόμετρα, ή 186.000 μίλια, ανά δευτερόλεπτο) ή C, είναι πάντα σταθερή για όλους τους παρατηρητές.Αντιθέτως, αυτό παραμένει η περίπτωση του φωτός που εκπέμπεται από μια πηγή που κινείται από την άποψη ενός παρατηρητή., προωθώντας το μακριά από το πλοίο στα 1 kps.Ένας παρατηρητής στο πλοίο θα το αντιληφθεί ότι απομακρύνεται στα 1 kps, ενώ ένας παρατηρητής στη γη θα αντιληφθεί ότι κινείται στα 6 kps.Εάν ένα εξωτερικό φως στο πλοίο είναι ενεργοποιημένο, ο παρατηρητής στο πλοίο θα ανιχνεύσει το φως που απομακρύνεται από το πλοίο στο C, αλλά ο παρατηρητής στη γη θα αντιληφθεί επίσης το φως που κινείται στο C, όχι C συν την ταχύτητα του πλοίου

Το αποτέλεσμα είναι ότι η ακριβής στιγμή κατά την οποία το φως του πλοίου φτάνει σε μια δεδομένη τοποθεσία θα ποικίλει για διαφορετικούς παρατηρητές ανάλογα με την ταχύτητά τους σε σχέση με το διαστημόπλοιο.Κατά συνέπεια, θα διαφωνούν ως προς το τι άλλα γεγονότα συνέβαιναν την ίδια στιγμή.Αυτό ονομάζεται σχετικότητα της ταυτόχρονης.

Πώς αυτό σχετίζεται με το ανιχνευμένο μήκος ενός αντικειμένου εξηγείται συνήθως στο ακόλουθο πείραμα σκέψης.Φανταστείτε μια σειρά συγχρονισμένων ρολογιών, όπου κάθε ρολόι μπορεί να μετρήσει όταν το αριστερό και το δεξί άκρο ενός κινούμενου αντικειμένου περνάει μπροστά του.Αφού ένα αντικείμενο μετακινηθεί πέρα από τη σειρά των ρολογιών, ένας παρατηρητής μπορεί να καθορίσει το μήκος του υπολογίζοντας την απόσταση δύο ρολόγια θα πρέπει να είναι ο ένας από τον άλλο για το δεξί άκρο του αντικειμένου για να φτάσει ένα ρολόι στην ίδια στιγμή που το αριστερό άκρο φτάνει στο δεύτερορολόι

Δύο παρατηρητές που μοιράζονται ένα πλαίσιο αναφοράς θα συμφωνήσουν στο μήκος.Καθώς η μέτρηση βασίζεται σε ποια γεγονότα συμβαίνουν ταυτόχρονα, ωστόσο, οι παρατηρητές σε κίνηση σε σχέση με το άλλο δεν θα συμφωνήσουν στο μήκος.Όσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα του παρατηρητή σε σχέση με τα ρολόγια, τόσο περισσότερο οι μετρήσεις τους θα διαφέρουν από εκείνες ενός παρατηρητή σε ηρεμία σε σχέση με αυτά.

Η επίδραση της συστολής μήκους αυξάνεται σε υψηλότερες ταχύτητες.Ένα αντικείμενο που κινείται 0,05C (5 τοις εκατό της ταχύτητας του φωτός), περίπου 14,990 χιλιόμετρα (9,314 μίλια) ανά δευτερόλεπτο, φαίνεται να είναι πολύ ελαφρώς μειωμένο σε ένα σταθερό παρατηρητή mdash.Περίπου το 99,87 τοις εκατό του μήκους του σε κατάσταση ηρεμίας, εάν είναι προσανατολισμένο παράλληλο με τη γραμμή της κίνησης του.Το μήκος που παρατηρείται από τον παρατηρητή συμβάθηκε στο 97,79 % του μήκους του σε κατάσταση ηρεμίας στα 0,2C, 91,65 % στα 0,4C και 71,41 % στα 0,7C.Σε 0,9C το μήκος ανίχνευσης του αντικειμένου μειώνεται στο 43,58 % και σε 0,999C συμβάλλει σε μόλις 4,47 %.Πιο κοντά στη συστολή του C μεγαλώνει ακόμα πιο ακραία, αν και το μήκος δεν συμβάλλει ποτέ στο μηδέν.Το αντικείμενο είναι μηδέν.Σε αυτό το πλαίσιο αναφοράς του παρατηρητή, το αντικείμενο είναι ακίνητο, ενώ το υπόλοιπο σύμπαν βρίσκεται σε κίνηση σε σχέση με τον παρατηρητή και έτσι από την άποψη του παρατηρητή είναι το υπόλοιπο σύμπαν που συμβάλλει.Το μετρούμενο μήκος ενός αντικειμένου που υφίσταται η συστολή του μήκους διαφέρει από τον τρόπο με τον οποίο το αντικείμενο θα εμφανίζεται πραγματικά οπτικά, όπως φαίνεται από το ανθρώπινο μάτι ή μια κάμερα, επειδή ένα αντικείμενο κινείται αρκετά γρήγορα ώστε να παράγει αξιοσημείωτη συστολή μήκους κινείται σε σημαντικό ποσοστό της ταχύτητας τηςτο δικό του φως.Με τέτοιες ταχύτητες, τα φωτόνια που εκπέμπονται από διαφορετικά μέρη του αντικειμένου ταυτόχρονα θα φτάσουν στον παρατηρητή σε αισθητά διαφορετικές χρονικές στιγμές, παραμορφώνοντας την οπτική εμφάνιση του αντικειμένου.Έτσι, ένα αντικείμενο που κινείται προς έναν παρατηρητή με υψηλή ταχύτητα θα παραμορφωθεί έτσι ώστε να φαίνεται πραγματικά περισσότερο στην οπτική επιθεώρηση παρά τη συστολή του μήκους.Ένα αντικείμενο που απομακρύνεται από τον παρατηρητή θα φαινόταν μικρότερο λόγω της ίδιας επίδρασης καθυστέρησης, πάνω από την πραγματική συστολή μήκους, και ένα αντικείμενο που περνάει από τον παρατηρητή φαίνεται να είναι askew ή περιστρέφεται.