Co je kontrakce délky?
Délka kontrakce označuje jev, ve kterém je objekt vnímán jako kratší podél rozměru jeho pohybu pozorovatelem, když je objekt v pohybu vzhledem k tomuto pozorovateli. To se také nazývá Lorentz Kontrakce nebo Lorentz - Fitzgerald kontrakce, po fyzici Hendrik Lorentz a George Fitzgerald. Čím rychleji se objekt pohybuje ve vztahu k pozorovateli, tím více se z pohledu pozorovatele stahuje. Tento efekt je tak malý, že je zanedbatelný při rychlostech, s nimiž se lidé pravděpodobně setkávají v každodenním životě, ale v předmětech pohybujících se při výrazné zlomek rychlosti světla se stává znatelnější.
Fenomén délky kontrakce je důsledkem zvláštní relativity. Podle teorie relativity je rychlost světla ve vakuu (přibližně 300 000 kilometrů nebo 186 000 mil za sekundu) nebo C, nebo C, vždy konstantní pro všechny pozorovatele. Kontraintuitivně to zůstává případem světla emitovaného ze zdroje, který se pohybuje z PPozorovatel pozorovatele.
Předpokládejme, že objekt je spuštěn ve směru cestování z kosmické lodi pohybující se rychlostí 5 kilometrů za sekundu (kps) vzhledem k Zemi a poháněl jej pryč od lodi při 1 kps. Pozorovatel na lodi to bude vnímat jako odstěhování při 1 kps, zatímco pozorovatel na Zemi to bude vnímat pohybující se při 6 kps. Pokud je zapnuto vnější světlo na lodi, pozorovatel na lodi detekuje světlo pohybující se od lodi na C, ale pozorovatel na Zemi také vnímá světlo pohybující se na C, ne C plus rychlost lodi.
Výsledkem je, že přesný okamžik, kdy světlo lodi dosáhne daného umístění, se bude měnit pro různé pozorovatele v závislosti na jejich rychlosti vzhledem k kosmické lodi. V důsledku toho budou nesouhlasit s tím, jaké další události se ve stejném okamžiku vyskytují. Tomu se říká relativita simultánnosti.
Jak tJeho vztahující se k detekované délce objektu je běžně vysvětlena v následujícím myšlenkovém experimentu. Představte si řadu synchronizovaných hodin, kde každá hodiny mohou měřit, když před ním prochází levý a pravý konec pohyblivého objektu. Poté, co se objekt pohybuje kolem řady hodin, může pozorovatel určit jeho délku výpočtem vzdálenosti dva hodiny by musely být od sebe navzájem, aby pravý konec objektu dosáhl jednoho hodin ve stejnou chvíli, kdy levý konec dosáhne druhého hodiny.
Dva pozorovatelé, kteří sdílejí referenční rámec, se dohodnou na délce. Vzhledem k tomu, že měření je založeno na tom, které události se vyskytují současně, však pozorovatelé v pohybu vzhledem k sobě navzájem nesouhlasí na délce. Čím větší je rychlost pozorovatele vzhledem k hodinám, tím více se jejich měření liší od měření pozorovatele v klidu vzhledem k nim.
Účinek kontrakce délky roste při vyšších rychlostech. Objekt pohybující se 0,05 ° C (5 procent rychlosti light), asi 14 990 kilometrů (9 314 mil) za sekundu, se zdá být velmi mírně zkráceno na stacionárního pozorovatele - asi 99,87 procent své délky v klidu, pokud je orientována paralelně s linií jeho pohybu. Délka pozorovaného pozorovatelem kontraktovala na 97,79 procent své délky v klidu při 0,2 ° C, 91,65 procenta na 0,4 ° C a 71,41 procent při 0,7 ° C. Při 0,9 ° C se detekovaná délka objektu sníží na 43,58 procenta a při 0,999 ° C se stahuje pouze na 4,47 procenta. Bližší k kontrakci C roste ještě extrémnější, i když délka se nikdy nekonává na nulu.
Pokud je pozorovatel cestující s objektem, tento pozorovatel nevnímá objekt jako kontrakt, protože z jeho pohledu je relativní rychlost objektu nula. V referenčním rámci tohoto pozorovatele je objekt stacionární, zatímco zbytek vesmíru je v pohybu vzhledem k pozorovateli, a tak z pohledu tohoto pozorovatele je to zbytek vesmíru, který se stahuje.
Změna naměřené délky objektu podstupující kontrakci délky se liší od toho, jak by se objekt skutečně objevil vizuálně, jak je vidět lidským okem nebo kamerou, protože objekt pohybující se dostatečně rychle, aby se vytvořil znatelnou délku, se pohybuje při významném procentu rychlosti vlastního světla. Při takových rychlostech se fotony emitované z různých částí objektu současně dostanou k pozorovateli ve výrazně různých časech, což zkresluje vizuální vzhled objektu. Objekt směřující k pozorovateli vysokou rychlostí by tedy byl zkreslen tak, aby se ve skutečnosti zdálo delší vizuální kontrolu navzdory kontrakci délky. Objekt odcházející od pozorovatele by vypadal kratší kvůli stejnému účinku zpoždění na vrcholu skutečné délky kontrakce a objekt procházející kolem pozorovatele by se zdál být askew nebo otočen.