Was ist Längenkontraktion?
Längenkontraktion bezieht sich auf ein Phänomen, bei dem ein Objekt von einem Beobachter als kürzer als kürzer wahrgenommen wird, wenn das Objekt in Bezug auf diesen Beobachter in Bewegung ist. Es wird auch als Lorentz -Kontraktion oder Lorentz -Fitzgerald -Kontraktion bezeichnet, nachdem Physiker Hendrik Lorentz und George Fitzgerald. Je schneller ein Objekt relativ zum Beobachter bewegt, desto mehr wird es sich aus der Sicht des Beobachters abschließen. Dieser Effekt ist so klein, dass Menschen im täglichen Leben wahrscheinlich vernachlässigbar sind, aber in Objekten, die sich mit einem nennenswerten Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit bewegen, wird er deutlicher.
Das Phänomen der Längenkontraktion ist eine Folge einer besonderen Relativitätstheorie. Nach der Relativitätstheorie ist die Lichtgeschwindigkeit in einem Vakuum (ca. 300.000 Kilometer oder 186.000 Meilen pro Sekunde) für alle Beobachter immer konstant. Gegenintuitiv bleibt dies für Licht aus einer Quelle, die sich vom P bewegtEinspeicher eines Beobachters.
Angenommen, ein Objekt wird in Richtung von einem Raumschiff in Richtung einer Fahrt mit 5 Kilometern pro Sekunde (KPS) im Vergleich zur Erde gestartet, wodurch es mit 1 KPs vom Schiff weggeführt wird. Ein Beobachter im Schiff wird es bei 1 KPs als wegziehen, während ein Beobachter auf der Erde ihn bei 6 KPs wahrnehmen wird. Wenn ein externes Licht auf das Schiff eingeschaltet ist, erkennt der Beobachter im Schiff das Licht, das sich vom Schiff bei C entzieht, aber der Beobachter auf der Erde wird auch das Licht wahrnehmen, das sich bei C bewegt, und nicht die Geschwindigkeit des Schiffes.
Das Ergebnis ist, dass der genaue Moment, in dem das Licht des Schiffes einen bestimmten Ort erreicht, für verschiedene Beobachter variiert, abhängig von ihrer Geschwindigkeit im Vergleich zum Raumschiff. Folglich sind sie nicht einverstanden, welche anderen Ereignisse im selben Moment auftraten. Dies wird als Relativitätstheorie der Simultanität bezeichnet.
wie tSein Zusammenhang mit der erkannten Länge eines Objekts wird im folgenden Gedankenexperiment allgemein erklärt. Stellen Sie sich eine Reihe von synchronisierten Uhren vor, bei denen jede Uhr messen kann, wenn das linke und und das rechte Ende eines sich bewegenden Objekts vor sich liegt. Nachdem sich ein Objekt an der Uhrzeile vorbei bewegt hat, kann ein Beobachter seine Länge bestimmen, indem er den Abstand berechnet, den zwei Uhren für das rechte Ende des Objekts voneinander liegen müssten, um eine Uhr im selben Moment zu erreichen, das das linke Ende die zweite Uhr erreicht.
Zwei Beobachter, die einen Referenzrahmen teilen, sind sich auf die Länge einig. Da die Messung darauf basiert, welche Ereignisse gleichzeitig auftreten, sind sich Beobachter in Bewegung relativ zueinander nicht auf die Länge einig. Je größer die Geschwindigkeit eines Beobachters relativ zu den Uhren ist, desto mehr unterscheiden sich seine Messungen von denen eines Beobachters in Ruhe im Verhältnis zu ihnen.
Die Auswirkung der Längenkontraktion wächst bei höheren Geschwindigkeiten. Ein Objekt, das sich um 0,05 ° C bewegt (5 Prozent der Geschwindigkeit von LIgight), etwa 14.990 Kilometer (9.314 Meilen) pro Sekunde, scheinen sehr leicht auf einen stationären Beobachter verkürzt zu sein - etwa 99,87 Prozent seiner Länge in Ruhe, wenn es parallel zur Linie seiner Bewegung ausgerichtet ist. Die Länge, die der Beobachter auf 97,79 Prozent seiner Länge bei 0,2 ° C, bei 0,2 ° C, bei 0,4 ° C und 71,41 Prozent bei 0,7 ° C beobachtet hat. Bei 0,9 ° C wird die erkannte Länge des Objekts auf 43,58 Prozent reduziert und bei 0,999 ° C auf nur 4,47 Prozent. Näher an der C -Kontraktion wächst noch extremer, obwohl die Länge nie auf Null zusammenhält.
Wenn ein Beobachter mit dem Objekt reist, sieht dieser Beobachter das Objekt nicht als Vertrag wahr, da die relative Geschwindigkeit des Objekts aus seiner Perspektive Null ist. In diesem Referenzrahmen des Beobachters ist das Objekt stationär, während der Rest des Universums im Verhältnis zum Beobachter in Bewegung ist, und so ist es der Rest des Universums aus der Sicht dieses Beobachters, der sich zusammenzieht.
Die Änderung der gemessenen Länge eines Objekts, das eine Länge -Kontraktion unterliegt, unterscheidet sich von der Art und Weise, wie das Objekt tatsächlich visuell erscheint, wie das menschliche Auge oder eine Kamera zu sehen ist, da sich ein Objekt, das sich schnell genug bewegt, um eine bemerkenswerte Länge zu erzeugen, mit einem erheblichen Prozentsatz der Geschwindigkeit seines eigenen Lichts bewegt. Bei solchen Geschwindigkeiten erreichen Photonen, die gleichzeitig aus verschiedenen Teilen des Objekts emittiert werden, den Beobachter zu merklich unterschiedlichen Zeiten und verzerren das visuelle Erscheinungsbild des Objekts. Ein Objekt, das sich mit hoher Geschwindigkeit in Richtung eines Beobachters bewegt, würde also verzerrt, so dass es trotz der Längenkontraktion tatsächlich länger für die visuelle Inspektion erscheint. Ein Objekt, das sich vom Beobachter entfernen würde, würde aufgrund des gleichen Zeitverzögerungseffekts neben der tatsächlichen Längenkontraktion kürzer aussehen, und ein Observerbindungswesen scheint schief oder gedreht zu sein.