| 词条 | 长度收缩效应 |
| 释义 | 长度收缩效应，又称尺缩效应，是物理学理论。在某一个运动的参考系中，对一根沿运动方向放置且相对于此参考系静止的棒的长度要比在一个静止的参考系中测得的此棒的长度短一些。这种情况被叫做长度收缩效应，或尺缩效应。这个效应显示了空间的相对性。对于同一个物体，在相对于该物体运动的参考系中，沿运动方向测量它的长度，所得的结果要比在相对于该物体静止的参考系中测得的同方向长度短一些。这种情况被叫做长度收缩效应。 概念由坐标的洛仑兹变换可知，物体的长度只在物体运动方向上收缩。在与物体运动垂直的方向上，长度并不收缩。运动时长度收缩为静止时长度的√1-(v^2/c^2)。上述比值称为洛伦兹收缩因子，其中v表示物体相对速度，c表示光速。 简史亨德里克·安东·洛伦兹在物理学上最重要的贡献是发展了经典电子论。 1878年，他发表了光与物质相互作用的论文，把以太与普通的物质区别开来，认为以太是静止的，无所不在，而普通物质的分子则都含有带电的谐振子；在这个基础上，他导出了分子折射率的公式（即洛伦兹-洛伦茨公式）。 l892年，他开始发表电子论的文章，他认为一切物质的分子都含有电子，电子是很小的有质量的刚球，电子对于以太是完全透明的，以太与物质的相互作用归结为以太与物质中的电子的相互作用。 在这个基础上，1895年他提出了著名的洛伦兹力公式。 效应另外，l892年他研究过地球穿过静止以太所产生的效应，为了说明迈克尔逊-莫雷实验的结果，他独立地提出了长度收缩的假说，认为相对以太运动的物体，其运动方向上的长度缩短了。 1895，他发表了长度收缩公式。l899年，他讨论了惯性系之间坐标和时间的变换问题，并得出电子质量与速度有关的结论。 1904年，他发表了著名的洛伦兹变换公式，以及质量与速度的关系式，并指出光速是物体相对于以太运动速度的极限。 从阿尔伯特·爱因斯坦狭义相对论的“相对性原理”和“光速不变原理”可推导出长度收缩效应，它显示了空间性的相对性。长度收缩效应不但导致物体之间位置和方向的非确定性，还导致物体体积和密度等物理量的可变性。物体在其运动方向上发生长度收缩是相对论时空观的必然结果，与物体的内部结构无关。所有相对于观察者运动的物体，在其运动方向上都要发生同等程度的收缩。 图片说明如图8.5所示，有两个参考系S和S'。有一根棒A'B'固定在x'轴上，在S'系中测得它的长度为l'。为了求出它在S系中的长度l，我们假想在S系中某一时刻t1，B'端经过x1，在其后t1+Δt时刻A'经过x1。由于棒的运动速度为u。在t1+Δt这一时刻B'端的位置一定在x2=x1+uΔt处。根据上面所说长度测量的规定，在S系中棒长就应该是l=x2-x1=uΔt。现在再看Δt，它是B'端和A'端相继通过x1点这两个事件之间的时间间隔。由于x1是S系中一个固定地点，所以Δt是这两个事件之间的原时。从S'系看来，棒是静止的，由于S系向左运动，x1这一点相继经过B'端和A'端(见图8.6)。由于棒长为l'，所以x1经过B'和A'这两个事件之间的时间间隔Δt'，在S'系中测量为Δt'=l'/u。现在再看Δt'，它是不同地点先后发生的两个事件的时间间隔，它是两地时，根据原时和两地时的关系，有Δt=Δt'√1-(v^2/c^2)=(l'/u)√1-(v^2/c^2)。将此式代入前式即可得l=l'√1-(v^2/c^2)。 举例说明空间的量度与观察这一量度的参照系有关。所以，在飞船上的尺和地球上的尺是不会一样的。通过火车相对于月台的长度问题的讨论，我们得知：沿运动方向固定在高速运动飞船上的尺，如果由地球上的人来观测，就比飞船上的人观测的长度短。至于长度收缩多少，是与飞船飞行的速度，也就是两个参照系之间的相对速度有关。 相反，固定在地球上的尺的长度，若由飞船上观察者来观测的话，则沿运动方向的长度不是伸长，也是缩短。 结论由此，我们得出结论：当一个物体对于某参照系是静止的时候，就这个参照系来看，物体长度最大。沿垂直于运动方向时，长度则不发生变化。 这种长度收缩的现象是真实的吗？这是不容怀疑的。不但运动的物体沿运动的方向产生收缩，而且收缩遵循着一定规律。这些都已从实际现象中得到证实。我们平时看不到这种收缩现象，是由于在低速缓慢的运动中，这种现象是不显著的。例如，即使物体运动速度达到每秒3 万公里，长度的收缩也不过是千分之五。 但是当物体运动速度接近光速时，情况就不同了，这时候长度的收缩非常显著。静止的时候，一米长的尺，沿相对运动方向的长度就会收缩成几厘米。如果物体速度变得就等于光速，那么长度就会缩减成零。然而，这是不可能的。这一点也说明了光速是速度的最高限。一般物体的速度，无论如何也不会达到光速的。 参见狭义相对论，倒相对论，时间膨胀 定理洛伦兹收缩就是指当物体在运动时，在运动的那个轴向，会产生收缩。其收缩率，就是洛伦兹因子。其它轴向的长度，并不会有影响. 迈克耳孙-莫雷实验那种实验，就是洛伦兹收缩的最佳证明. 当然，被洛伦兹收缩的人事物本身，并不会察觉到被收缩了；从静系看来，动系上的观测者，就像拿着一根被收缩的尺，去测量被收缩的物体. 但是，因为绝对静止系不可得，所以我们仅能测得相对短缩。因为我们不知道自己设定的静止参考系，是否真的比我们要测的运动物体还要静止。 假如运动物体上面有个观测者，他又设定他的惯性系才是静止的，那我们就变成他的动系了。当他观测我们时，我们才是被收缩一方的，而他是正常的一方。 另外，洛伦兹收缩率，从移动电荷所产生的电场推迟的效应，也就可以推出来。 高速运动电荷产生的电场形变之等势面，因为电场传播不是无限快，所以必定会产生推迟，所以它向四周散发出的电场之等势面，就不再是正球面对称了。 |
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