Kas ir garuma kontrakcija?

Garuma kontrakcijas fenomens ir īpašās relativitātes teorijas sekas. Pretēji intuitīvi, tas joprojām attiecas uz gaismu, ko izstaro no avota, kas kustas no novērotāja perspektīvas.

Pieņemsim, ka objekts tiek palaists kustības virzienā no kosmosa kuģa, kas pārvietojas ar ātrumu 5 kilometri sekundē (KPS) attiecībā pret Zemi, virzot to prom no kuģa ar ātrumu 1 KPS. Novērotājs uz kuģa uztvers to kā attālināšanos ar ātrumu 1 KPS, savukārt novērotājs uz Zemes uztvers to pārvietojoties ar ātrumu 6 KPS. Ja uz kuģa ir ieslēgta ārēja gaisma, novērotājs uz kuģa uztvers gaismu, kas virzās prom no kuģa punktā c, bet novērotājs uz Zemes uztvers arī gaismu, kas pārvietojas pa c, nevis c plus kuģa ātrums..

Rezultāts ir tāds, ka precīzs brīdis, kurā kuģa gaisma sasniegs noteiktu vietu, dažādiem novērotājiem atšķiras atkarībā no viņu ātruma attiecībā pret kosmosa kuģi. Līdz ar to viņi nepiekritīs, kādi citi notikumi notika tajā pašā brīdī. To sauc par vienlaicības relativitāti.

Tas, kā tas ir saistīts ar objekta noteikto garumu, parasti tiek izskaidrots nākamajā domu eksperimentā. Iedomājieties sinhronizētu pulksteņu rindu, kur katrs pulkstenis var izmērīt, kad kustīga objekta kreisais un labais gals paiet tam priekšā. Pēc tam, kad objekts pārvietojas garām pulksteņu rindai, novērotājs var noteikt tā garumu, aprēķinot attālumu, kāds vajadzētu būt diviem pulksteņiem vienam no otra, lai objekta labais gals sasniegtu vienu pulksteni tajā pašā brīdī, kad kreisais gals sasniedz otro. pulkstenis.

Divi novērotāji, kas kopīgi izmanto atskaites sistēmu, vienosies par garumu. Tā kā mērījums ir balstīts uz to, kuri notikumi notiek vienlaicīgi, novērotāji, kas kustas viens pret otru, nevar vienoties par garumu. Jo lielāks ir novērotāja ātrums attiecībā pret pulksteņiem, jo ​​vairāk to mērījumi atšķirsies no miera stāvoklī esoša novērotāja mērījumiem attiecībā pret tiem.

Garuma saraušanās efekts pieaug ar lielāku ātrumu. Objekts, kas pārvietojas ar ātrumu 0.05 c (5 procenti no gaismas ātruma), aptuveni 14,990 9,314 kilometrus (161 km) sekundē, šķiet ļoti nedaudz saīsināts līdz stacionāram novērotājam — aptuveni 97.79 procenti no tā garuma miera stāvoklī, ja tas ir orientēts paralēli. līdz tās kustības līnijai. Novērotāja redzētais garums sarūk līdz 0.2 procentiem no tā garuma miera stāvoklī pie 91.65 ° C, 0.4 procentiem pie 71.41 ° C un 0.7 procentiem pie 0.9 ° C. Tuvāk c kontrakcija kļūst vēl ekstrēmāka, lai gan garums nekad nesamazinās līdz nullei.

Ja novērotājs ceļo kopā ar objektu, šis novērotājs neuztver objektu kā saraušanos, jo no viņa perspektīvas objekta relatīvais ātrums ir nulle. Šajā novērotāja atskaites sistēmā objekts ir nekustīgs, kamēr pārējais Visums atrodas kustībā attiecībā pret novērotāju, un tāpēc no šī novērotāja viedokļa pārējais Visums saraujas.

Tā objekta izmērītā garuma izmaiņas, kam tiek veikta garuma saraušanās, atšķiras no tā, kā objekts faktiski izskatītos vizuāli, kā to redz cilvēka acs vai kamera, jo objekts, kas pārvietojas pietiekami ātri, lai radītu ievērojamu garuma kontrakciju, pārvietojas ar ievērojamu procentuālo daļu savas gaismas ātrums. Pie šādiem ātrumiem fotoni, kas vienlaikus izstaroti no dažādām objekta daļām, sasniegs novērotāju ievērojami dažādos laikos, izkropļojot objekta vizuālo izskatu. Tādējādi objekts, kas lielā ātrumā virzās uz novērotāju, tiktu izkropļots tā, ka vizuāli pārbaudot, tas faktiski šķiet ilgāks, neskatoties uz garuma saraušanos. Objekts, kas attālinās no novērotāja, izskatītos īsāks tā paša laika nobīdes efekta dēļ, papildus faktiskajam garuma samazinājumam, un objekts, kas iet garām novērotājam, šķiet šķībs vai pagriezts.