Vad är längdkontraktion?
Längdkontraktion avser 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 observatörens perspektiv. 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 särskild relativitet. 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 är detta fortfarande fallet för ljus som släpps ut från en källa som rör sig från PErpektiv av en observatör.
Anta att ett föremål lanseras i riktning mot resor från ett rymdskepp som rör sig med 5 kilometer per sekund (KPS) relativt jorden och driver det bort 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 ljusets rörelse vid C, inte C plus hastigheten på fartyget.
Resultatet är att det exakta ögonblicket vid vilket fartygets ljus når en given plats kommer att variera för olika observatörer beroende på deras hastighet i förhållande till rymdskeppet. Följaktligen kommer de att hålla med om vilka andra händelser som inträffade i samma ögonblick. Detta kallas samtidighetens relativitet.
hur tHans relaterade till ett objekts upptäckt 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 den vänstra änden når den andra klockan.
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 objekt som rör sig 0,05C (5 procent av hastigheten på Light), cirka 14 990 kilometer (9 314 miles) per sekund, verkar vara mycket lätt förkortad till en stationär observatör - cirka 99,87 procent av dess längd i vila i vila om den är orienterad parallell till dess rörelse. Den längd som observatören har kontrakt 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 objektets detekterade längd till 43,58 procent, och vid 0,999C kontrakt till endast 4,47 procent. Närmare C -sammandragning 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, ur sitt perspektiv, objektets relativa hastighet är noll. I den observatörens referensram är objektet stillastående medan resten av universum är i rörelse relativt observatören, och så från den observatörens perspektiv är det resten av universum som kontrakterar.
Förändringen i den uppmätta längden 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 andel av hastigheten på sitt eget ljus. Vid sådana hastigheter kommer fotoner som släpps ut från olika delar av objektet samtidigt att nå observatören vid märkbart olika tider och snedvrida objektets 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.