Vad är längdkontraktion?

Längdkontraktion hänvisar till ett fenomen där ett objekt uppfattas som kortare längs dimensionen av dess rörelse av en observatör när objektet är i rörelse relativt den observatören.Det kallas också Lorentz Contraction eller Lorentz - Fitzgerald Contraction, efter fysiker Hendrik Lorentz och George Fitzgerald.Ju snabbare ett objekt rör sig relativt observatören, desto mer kommer det att sammandras ur observatörsperspektivet.Denna effekt är så liten att den är försumbar vid hastigheter som människor troligen kommer att möta i det dagliga livet, men i föremål som rör sig med en märkbar bråkdel av ljusets hastighet blir det mer märkbart.

Fenomenet med längdkontraktion är en följd av specialrelativitet.Enligt relativitetsteorin är ljusets hastighet i ett vakuum (cirka 300 000 kilometer, eller 186 000 mil, per sekund), eller C, alltid konstant för alla observatörer.Motintuitivt förblir detta fallet för ljus som släpps ut från en källa som rör sig från en observatörs perspektiv., driva bort det från fartyget vid 1 kps.En observatör i fartyget kommer att uppfatta det som att flytta bort vid 1 kps, medan en observatör på jorden kommer att uppfatta att den rör sig vid 6 kps.Om ett yttre ljus på fartyget är påslagen kommer observatören i fartyget att upptäcka ljuset som rör sig bort från fartyget vid C, men observatören på jorden kommer också att uppfatta ljuset som rör sig vid C, inte C plus hastigheten på fartyget.

Resultatet är att det exakta ögonblicket vid vilket fartygsljuset når en given plats kommer att variera för olika observatörer beroende på deras hastighet relativt rymdskeppet.Följaktligen kommer de att hålla med om vilka andra händelser som inträffade i samma ögonblick.Detta kallas samtidighetens relativitet.

Hur detta hänför sig till ett objekt som upptäcks längd förklaras vanligtvis i följande tankeexperiment.Föreställ dig en rad synkroniserade klockor, där varje klocka kan mäta när vänster och och höger ände på ett rörligt föremål passerar framför den.Efter att ett objekt rör sig förbi klockraden kan en observatör bestämma dess längd genom att beräkna avståndet som två klockor måste vara från varandra för den högra änden av objektet för att nå en klocka på samma ögonblick som vänster ände når den andraklocka.

Två observatörer som delar en referensram kommer överens om längden.Eftersom mätningen är baserad på vilka händelser som inträffar samtidigt, kommer emellertid observatörer i rörelse i förhållande till varandra inte att komma överens om längden.Ju större en observatörs hastighet i förhållande till klockorna, desto mer kommer deras mätningar att skilja sig från en observatör i vila relativt dem.

Effekten av längdkontraktion växer med högre hastigheter.Ett föremål som rör sig 0,05C (5 procent av ljusets hastighet), cirka 14 990 kilometer (9 314 miles) per sekund, verkar vara mycket förkortad till en stationär observatör mdash;Cirka 99,87 procent av sin längd i vila om den är orienterad parallell till rörelsens linje.Den längd som observatören ses till 97,79 procent av dess längd i vila vid 0,2C, 91,65 procent vid 0,4C och 71,41 procent vid 0,7C.Vid 0,9C reduceras objekten som upptäcks längden till 43,58 procent, och vid 0,999C kontrakt till endast 4,47 procent.Närmare C -sammandragningen växer ännu mer extrem, även om längden aldrig kontrakterar till noll.

Om det finns en observatör som reser med objektet, uppfattar denna observatör inte objektet som kontrakt eftersom, från hans eller hennes perspektiv, den relativa hastigheten förobjektet är noll.I den observatörens referensram är objektet stationärt medan resten av universum är i rörelse relativt observatören, och så från det observatörsperspektivet är det resten av universum som kontrakterar.

Förändringen i mätningenRöd längd på ett objekt som genomgår längdkontraktion skiljer sig från hur objektet faktiskt skulle visas visuellt, sett av det mänskliga ögat eller en kamera, eftersom ett objekt som rör sig tillräckligt snabbt för att producera märkbar längdkontraktion rör sig med en betydande procentandel av hastigheten på desseget ljus.Vid sådana hastigheter kommer fotoner som släpps ut från olika delar av objektet samtidigt att nå observatören vid märkbart olika tider, vilket snedvrider objektens visuella utseende.Således skulle ett objekt som rör sig mot en observatör med hög hastighet förvrängas så att det faktiskt skulle se ut längre med visuell inspektion trots längdkontraktion.Ett objekt som rör sig bort från observatören skulle se kortare ut på samma sätt fördröjningseffekt, ovanpå den faktiska längdkontraktionen, och ett objekt som går förbi observatören verkar vara sned eller roterad.