ความยาวหดตัวคืออะไร?

การหดตัวของความยาวหมายถึงปรากฏการณ์ที่วัตถุถูกมองว่าสั้นลงตามมิติของการเคลื่อนไหวโดยผู้สังเกตการณ์เมื่อวัตถุมีการเคลื่อนไหวเมื่อเทียบกับผู้สังเกตการณ์นั้นมันถูกเรียกว่าการหดตัวของ Lorentz หรือการหดตัวของ Lorentz - Fitzgerald หลังจากนักฟิสิกส์ Hendrik Lorentz และ George Fitzgeraldยิ่งวัตถุเร็วขึ้นเมื่อเทียบกับผู้สังเกตการณ์มากเท่าไหร่ก็จะยิ่งหดตัวจากมุมมองของผู้สังเกตการณ์เอฟเฟกต์นี้มีขนาดเล็กมากพอที่จะมีความสำคัญน้อยมากที่มนุษย์มีแนวโน้มที่จะพบในชีวิตประจำวัน แต่ในวัตถุที่เคลื่อนไหวด้วยความเร็วที่เห็นได้ของแสงที่เห็นได้ชัดเจนมากขึ้น

ปรากฏการณ์ของการหดตัวยาวเป็นผลมาจากพิเศษสัมพัทธภาพตามทฤษฎีสัมพัทธภาพความเร็วของแสงในสุญญากาศ (ประมาณ 300,000 กิโลเมตรหรือ 186,000 ไมล์ต่อวินาที) หรือ C มักจะคงที่สำหรับผู้สังเกตการณ์ทุกคนสิ่งนี้ยังคงเป็นกรณีของแสงที่ปล่อยออกมาจากแหล่งที่มาจากมุมมองของผู้สังเกตการณ์

สมมติว่าวัตถุถูกเปิดตัวในทิศทางของการเดินทางจากยานอวกาศเคลื่อนที่ที่ 5 กิโลเมตรต่อวินาทีขับเคลื่อนมันออกไปจากเรือที่ 1 kpsผู้สังเกตการณ์ในเรือจะรับรู้ว่ามันเคลื่อนที่ไปที่ 1 kps ในขณะที่ผู้สังเกตการณ์บนโลกจะรับรู้ว่ามันเคลื่อนไหวที่ 6 kpsหากเปิดไฟภายนอกบนเรือผู้สังเกตการณ์ในเรือจะตรวจจับแสงที่เคลื่อนที่ออกจากเรือที่ C แต่ผู้สังเกตการณ์บนโลกจะรับรู้แสงที่เคลื่อนที่ที่ C ไม่ใช่ C บวกความเร็วของเรือ. ผลลัพธ์ที่ได้คือช่วงเวลาที่แม่นยำซึ่งแสงเรือถึงตำแหน่งที่กำหนดจะแตกต่างกันไปตามผู้สังเกตการณ์ที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับความเร็วของพวกเขาเมื่อเทียบกับยานอวกาศดังนั้นพวกเขาจะไม่เห็นด้วยกับเหตุการณ์อื่น ๆ ที่เกิดขึ้นในขณะเดียวกันสิ่งนี้เรียกว่าสัมพัทธภาพของความพร้อมกัน

วิธีนี้เกี่ยวข้องกับวัตถุที่ตรวจพบความยาวโดยทั่วไปในการทดลองทางความคิดต่อไปนี้ลองนึกภาพนาฬิกาที่ซิงโครไนซ์แถวหนึ่งซึ่งแต่ละนาฬิกาสามารถวัดได้เมื่อปลายด้านซ้ายและและขวาของวัตถุเคลื่อนที่ผ่านไปด้านหน้าหลังจากวัตถุเคลื่อนที่ผ่านแถวของนาฬิกาผู้สังเกตการณ์สามารถกำหนดความยาวได้โดยการคำนวณระยะทางสองนาฬิกาจะต้องมาจากกันสำหรับปลายด้านขวาของวัตถุเพื่อไปถึงนาฬิกาหนึ่งนาฬิกาในทันทีเดียวกันนาฬิกา

ผู้สังเกตการณ์สองคนที่แชร์เฟรมอ้างอิงจะเห็นด้วยกับความยาวเนื่องจากการวัดขึ้นอยู่กับเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นพร้อมกันอย่างไรก็ตามผู้สังเกตการณ์ที่เคลื่อนไหวเมื่อเทียบกับกันและกันจะไม่เห็นด้วยกับความยาวยิ่งผู้สังเกตการณ์มีความเร็วมากขึ้นเมื่อเทียบกับนาฬิกาเท่าไหร่การวัดของพวกเขาก็จะแตกต่างจากผู้สังเกตการณ์ที่เหลือเมื่อเทียบกับพวกเขา

ผลของการหดตัวของความยาวเพิ่มขึ้นด้วยความเร็วที่สูงขึ้นวัตถุที่เคลื่อนที่ 0.05C (5 เปอร์เซ็นต์ของความเร็วแสง) ประมาณ 14,990 กิโลเมตร (9,314 ไมล์) ต่อวินาทีจะปรากฏว่าสั้นลงเล็กน้อยสำหรับผู้สังเกตการณ์ที่อยู่กับที่ mdash;ประมาณ 99.87 เปอร์เซ็นต์ของความยาวที่เหลือถ้ามันมุ่งเน้นไปที่เส้นการเคลื่อนไหวความยาวที่เห็นโดยผู้สังเกตการณ์สัญญาถึง 97.79 เปอร์เซ็นต์ของความยาวที่เหลืออยู่ที่ 0.2C, 91.65 เปอร์เซ็นต์ที่ 0.4C และ 71.41 เปอร์เซ็นต์ที่ 0.7Cที่ 0.9C วัตถุที่ตรวจพบความยาวจะลดลงเป็น 43.58 เปอร์เซ็นต์และที่ 0.999C มันหดตัวเพียง 4.47 เปอร์เซ็นต์ใกล้เคียงกับการหดตัวของ C เพิ่มขึ้นอย่างรุนแรงยิ่งขึ้นแม้ว่าความยาวจะไม่หดตัวเป็นศูนย์

หากมีผู้สังเกตการณ์ที่เดินทางไปกับวัตถุวัตถุเป็นศูนย์ในกรอบอ้างอิงของผู้สังเกตการณ์วัตถุนั้นอยู่นิ่งในขณะที่ส่วนที่เหลือของจักรวาลกำลังเคลื่อนไหวเมื่อเทียบกับผู้สังเกตการณ์และจากมุมมองของผู้สังเกตความยาวสีแดงของวัตถุที่อยู่ภายใต้การหดตัวของความยาวนั้นแตกต่างจากวิธีการที่วัตถุจะปรากฏขึ้นจริงตามที่เห็นด้วยตามนุษย์หรือกล้องเพราะวัตถุที่เคลื่อนที่เร็วพอที่จะสร้างการหดตัวของความยาวที่เห็นได้ชัดเจนจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่สำคัญของความเร็วของมันแสงของตัวเองด้วยความเร็วดังกล่าวโฟตอนที่ปล่อยออกมาจากส่วนต่าง ๆ ของวัตถุในเวลาเดียวกันจะไปถึงผู้สังเกตการณ์ในเวลาที่แตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัดดังนั้นวัตถุที่เคลื่อนที่ไปยังผู้สังเกตการณ์ด้วยความเร็วสูงจะบิดเบี้ยวเพื่อให้มันปรากฏขึ้นอีกต่อไปในการตรวจสอบด้วยสายตาแม้จะมีการหดตัวยาววัตถุที่ย้ายออกไปจากผู้สังเกตการณ์จะดูสั้นลงเนื่องจากมีเอฟเฟกต์ความล่าช้าในเวลาเดียวกันที่ด้านบนของการหดตัวที่ยาวจริงและวัตถุที่ผ่านผู้สังเกตการณ์จะดูเหมือนจะเป็น askew หรือหมุน