Лоренцево сокращение

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Лоренцево сокращение, Фицджеральдово сокращение, также называемое релятивистским сокращение длины движущегося тела или масштаба — предсказываемый релятивистской кинематикой эффект, заключающийся в том, что с точки зрения наблюдателя движущиеся относительно него предметы имеют меньшую длину (линейные размеры в направлении движения), чем их собственная длина. Множитель, выражающий кажущееся сжатие размеров, тем сильнее отличается от 1, чем больше скорость движения предмета.

Эффект значим, только если скорость предмета по отношению к наблюдателю сравнима со скоростью света.

Graph for explanation of Lorentz contraction.png

Строгое определение[править | править вики-текст]

Пусть стержень покоится в инерциальной системе отсчёта K и расстояние между концами стержня, измеренное в К ("собственная" длина стержня), равно l. Пусть далее стержень движется вдоль своей длины со скоростью v относительно некой другой (инерциальной) системы отсчёта K'. В таком случае расстояние l' между концами стержня, измеренное в системе отсчета K', составит

 l' = \sqrt{1 - (v/c)^2}\ l , где c — скорость света.

При этом, расстояния поперёк движения одинаковы в обоих системах отсчета K и K'.

Величина γ, обратная множителю с корнем, называется также Лоренц-фактором. С её использованием эффект можно сформулировать и так: время пролёта стержня мимо фиксированной точки системы отсчёта K' составит

 T' = \frac {1}{\gamma} \frac l v .

Объяснение[править | править вики-текст]

Сокращение длин возникает из-за свойств псевдоевклидовой геометрии пространства Минковского, аналогичных удлинению сечения, например, цилиндра, когда оно проводится не строго поперёк оси, а косо. Говоря иначе, «один и тот же момент времени» с точки зрения системы отсчёта, где стержень движется, не будет являться одним и тем же моментом с точки зрения системы отсчёта, связанной со стержнем. То есть процедура измерения расстояния в одной системе отсчёта с точки зрения любой другой системы отсчёта является не процедурой измерения чистого расстояния, когда положения, например, концов стержня засекаются в один и тот же момент времени, а смесью измерения пространственного расстояния и промежутка времени, которые вместе составляют инвариантный, то есть не зависящий от системы отсчёта, пространственно-временной интервал.

См. преобразования Лоренца.


Толкование[править | править вики-текст]

«Они [промежутки времени и отрезки длины] относительны примерно в том же смысле, в каком относительными (зависящими от расположения наблюдателей) являются суждения наблюдателей об угловом расстоянии, под которыми они видят одну и ту же пару предметов». При толковании лоренцевых сокращений этот пример из Физической энциклопедии может быть дополнен относительностью длины трека нестабильной частицы от её рождения до распада. В ИСО, сопутствующей частице, она покоится, а среда движется с релятивистской скоростью и её длина вдоль пути частицы претерпевает лоренцево сокращение, поэтому за время, соответствующее жизненному циклу покоящейся частицы, она пролетает в неподвижной для исследователей физической лаборатории расстояние, значительно превышающее номинальное. Линейные размеры детектора элементарных частиц в лабораторной системе отсчёта при этом остаются неизменными (однако уменьшаются в системе отсчёта, связанной с частицей).

Значение для физики[править | править вики-текст]

Лоренцево сокращение лежит в основе таких эффектов как парадокс Эренфеста и парадокс Белла, показывающих непригодность понятий классической механики к СТО. Они показывают невозможность, соответственно, раскрутить и придать ускорение гипотетическому «абсолютно твёрдому телу».

Литература[править | править вики-текст]

  • Физическая энциклопедия, т.2 — М.:Большая Российская Энциклопедия стр.608-609.

См. также[править | править вики-текст]