狭义相对论
长度收缩
一个从你身边经过的物体,在你测量时,沿其运动方向比静止时更短。一艘飞掠而过的飞船,在你的参考系中量度,会沿前后方向被同一个使其钟变慢的洛伦兹因子压扁。它的宽度和高度,也就是横越运动的那些方向,丝毫不受影响;只有沿行进方向的长度缩短。
长度收缩是时间膨胀的空间孪生兄弟,二者形影不离、缺一不可。如果运动的钟走得慢,而光速对每个人又都一样,那么运动的尺就必须恰好缩短适当的量,才能让账目平衡。你不可能只要其一而舍其二;它们携手保证每位观察者测得的光速都是同一个 c。
这个效应真实存在,但它对称、且依赖参考系:飞船上的船员会看到「你的」世界沿他们的运动方向被压扁,而觉得自家飞船一切如常。并不存在某个客观的「真实」长度,是你们当中某一位量错了。要测量一个运动物体的长度,你必须在同一瞬间标出它的两端;而既然各观察者对「同时」意见不一,他们自然对长度也意见不一。
一个生动的例子,仍是来自高层大气的那场μ子雨。从地面看,我们用μ子变慢的钟来解释它们何以存活。可若你与一颗μ子并肩飞行,它的钟一切正常;反倒是大气本身正以接近光速迎面冲来,并被长度收缩成薄薄的一层,于是要穿越的距离少得多。两种描述,同一个自洽的结局。
L = L₀ / γ, γ = 1/√(1 − v²/c²)
静止长度 L₀,在物体运动的参考系中被测为更短的长度 L;只有沿运动方向的尺寸缩短。
收缩只发生在运动方向上,且只针对你对运动物体所测得的量;物体在它自己的参考系中永远保有完整的静止长度。此外,单张相机快照还会带来与这种「测量」收缩不同的视觉变形。
又称
另见