Что такое релятивистское сокращение длины?

1 138

Одним из специфических аспектов специальной теории относительности Эйнштейна является то, что длина объектов, движущихся с релятивистскими скоростями (или со скоростями, близкими к скорости света), сокращается по измерению движения.

Независимый наблюдатель в состоянии покоя (относительно движущегося объекта) будет наблюдать, что движущийся объект будет короче по длине.

Другими словами, длина покоящегося объекта может быть 200 метров; тем не менее, тот же объект при движении с релятивистскими скоростями относительно наблюдателя/измерителя будет иметь измеренную длину менее 200 метров.

Это явление не связано с фактическими ошибками измерения или ошибочными наблюдениями. Объект на самом деле сокращается в длину, если смотреть из стационарной системы отсчета.

Величина сжатия объекта зависит от скорости объекта относительно наблюдателя.

Анимации ниже изображают это явление сокращения длины (лоренцево сокращение). В каждой анимации космический корабль движется мимо Земли на высокой скорости. Космический корабль будет иметь длину 200 метров в состоянии покоя относительно наблюдателя.

Космический корабль, движущийся со скоростью 10 % скорости света

Космический корабль, движущийся со скоростью 10 % скорости света
Космический корабль, движущийся со скоростью 10 % скорости света © physicsclassroom
Космический корабль движется со скоростью 86,5 % скорости света
Космический корабль движется со скоростью 86,5 % скорости света
Космический корабль движется со скоростью 99 % скорости света
Космический корабль движется со скоростью 99 % скорости света
Космический корабль движется со скоростью 99,99 % скорости света
Космический корабль движется со скоростью 99,99 % скорости света

Обратите внимание, что сокращение длины имеет значение только тогда, когда объект движется с релятивистскими скоростями, то есть со скоростями, которые составляют значительную часть скорости света.

Расстояние до звезды будет увеличиваться, когда космический корабль снижает скорость относительно нее. Даже если продолжает при этом двигаться к звезде.

Кроме того, обратите внимание, что сокращение происходит только в измерении движения объекта.

Если объект движется горизонтально, то сокращается горизонтальное измерение; не будет сокращения высоты объекта. Эта информация показана в таблице ниже.

Скорость космического корабля Наблюдаемая длина, м Наблюдаемая высота, м
В состоянии покоя 200 40
10 % от скорости света 199 40
86,5 % от скорости света 100 40
99 % от скорости света 28 40
99,99 % от скорости света 3 40

 

Можно ли двигаться быстрее скорости света или нет? Ответ — нет. Универсальный предел скорости, который мы обычно называем скоростью света, является фундаментальным для того, как работает Вселенная.

Трудно представить себе это, если вы никогда не слышали об этом раньше, но ученые обнаружили, что чем быстрее вы движетесь, тем больше сжимается ваше пространственное измерение в прямом направлении и тем медленнее идут ваши часы при просмотре со стороны внешнего наблюдателя.

Другими словами, пространство и время не являются фиксированным фоном, на котором все происходит так же, как и всегда. Вместо этого пространство и время могут искривляться.

Смотрите также:
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии