Что такое релятивистское сокращение длины?
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
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. (более подробно смотрите ниже)
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.
Релятивистское сокращение длины
Когда космический корабль движется относительно звезды с высокой скоростью, в его системе отсчета расстояние до звезды сокращается из-за эффекта релятивистского сокращения длины (лоренцово сокращение). Формула этого сокращения:
![\[ L = L_0 \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}} \]](https://ab-news.ru/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f666c962926bf66155ddf9a0d51c273a_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
где:
-
— длина, измеряемая в системе отсчета корабля, -
— длина в системе отсчета звезды (расстояние в покоящейся системе отсчета), -
— относительная скорость корабля, -
— скорость света.
Чем выше скорость , тем сильнее сокращается .
Что происходит при снижении скорости?
1. Замедление корабля относительно звезды:
- Когда корабль начинает снижать скорость, значение уменьшается.
- В результате релятивистское сокращение длины становится менее выраженным, и расстояние ,
измеряемое в системе отсчета корабля, увеличивается, приближаясь к .
2. Движение к звезде:
- Хотя корабль физически продолжает двигаться к звезде, его собственное измерение расстояния (в его системе отсчета) становится больше из-за снижения скорости. Это связано с тем, что релятивистское сокращение ослабевает.
Пример
- Если корабль движется к звезде со скоростью
, расстояние до звезды в его системе отсчета будет сокращено примерно в 
раза. - Если он замедляется до
, сокращение ослабевает: расстояние становится 
от исходного (почти в два раза больше, чем при скорости 
).
Увеличение расстояния связано не с реальным изменением траектории, а с тем, как скорость корабля влияет на восприятие расстояния в его системе отсчета из-за релятивистского сокращения длины. Чем меньше скорость, тем ближе измерения к классическому расстоянию .
Предыдущая версия этой статьи была опубликована в июле 2022 года.
Независимый наблюдатель в состоянии покоя? Относительно чего он покоится?
Относительно чашки с чаем на столе вы поднесёте с правой стороны ложку с сахаром или с левой стороны? Относительно чего вы будете выбирать, как вы это осуществите? ))) Как вы вообще выжили?
Выражайтесь конкретней. В пространстве нет чашки с чаем на столе… Там какой то наблюдатель не привязанный ни к какой системе координат и пролетающий космолёт вправо или этот наблюдатель влево
…- Именно. Выходит, тот кто это выдумал, находился в покое и неизвестно в каком. Подозрительно как-то, не прозрачно.
Бред конечно.
Ну да ладно.
Это потому что ЛА перемещается за счет отталкивающего способа перемещения и да, как превысить скорость света ему если «свет» и отталкивает его от самое себя?
Ну, а если другой способ перемещения?
Тем более, что это очевидно, т.е. перед каждым, кто интересуется астрономией.
(подсказка — т.н. «черные дыры»)
Относительно себя и упокоился и относительно других упокоин
…- Релятивистское сокращение длины, это несуразица. «Независимый наблюдатель в состоянии покоя (относительно движущегося объекта) будет наблюдать, что движущийся объект будет короче по длине».
Независимый наблюдатель и объект, движущийся с релятивистской скоростью, находятся в двух разных системах, или на разных уровнях материи.
Релятивистское сокращение длины конечно может казаться несуразицей, но оно следует из логики постулатов СТО:
1.Законы физики одинаковы во всех инерциальных системах отсчета.
2.Скорость света постоянна для всех наблюдателей, независимо от их движения.
А эти принципы неизбежно приводят к релятивистским эффектам, включая в себя в том числе и сокращение длины.
В природе нет ИСО. Они есть на тетрадном листке
Релятивистское сокращение длины — это факт. Все частицы обладают корпускулярно-волновыми свойствами, а волны не могут распространяться быстрее скорости света. В таком случае, если частица это волна, то естественно происходит волновое сжатие для функции наблюдателя, и общая картина объекта становится меньше при приближении его к скорости света. Но! В этом кроется некая «потайная комната» (надеюсь этот термин никогда не приживётся в физике, ненавижу абстрактные выражения) — мы можем менять волновую топологию у частиц. Сегодня это не выглядит так очевидно, лишь недавно мы применили изменение вариаций к системе кубитов, создав «топологический кристалл времени», и это лишь «детские игрушки». То что мы реально… Подробнее »
«…и мы сможем управлять всем что представляет из себя материя и пространство…». И именно тогда оно КАК БАБАХНЕТ!. Вот, скажу я вам, какой будет фейерверк. Это я к чему? Человеку и в руки такую «гранату»? Ну-ну, видимо вам не очень нравиться эта вселенная.
Мне надо было добавить — что хотя волны и не могут перемещаться быстрее скорости света, а вот частицы то могут! Да, да — ещё как могут! А то я сразу про некую «комнату» и «топологию» загнут а смысл то оказался не понятен по итогу. Возьмём «туннелирование», там не просто частица преодолевает потенциальный энергетический барьер, она при этом так-же переместится и в пространстве, причем скорость с которой она преодолеет это расстояние выше скорости света в вакууме! Электрон, с одной орбитали на другую так-же преодолевает расстояние со скоростью, как подсчитали учёные, в несколько сотен раз быстрее скорости света в вакууме. И тут… Подробнее »