長度縮約的推導

 

說明

我們想知道的是,運動中物體沿著其運動方向,對觀察者而言,長度比起相對靜止時,差異多少。

 

想法

第一階段:

長度 = 相對速度 × 頭尾通過觸發瞬間時刻差。公式是 L = v Δt0

v 運動體被觀察者看到的相對速度。上面這一條公式的表法。雖然。可以成立也合理,但想要知道長度,就只能用超精準時鐘 (如原子鐘),始終做測量並不適合進一步推導理論公式之間的關系。

 

第二階段:

請注意。時鐘一樣是架在移動體外面。 實驗設備是同樣的那一組。

移動體所看到的是。物體是圓長。透過頭尾通過法記錄下來的。相對時間差是 Δt

L0 = v Δt

 

第三階段﹕

Δt = γΔt0

代入二階段的式子

 

 

舊講義

在觀察者的座標系內,設置光感測觸發的計時器,讓物體頭部抵達時蓋住光源而開始計時,尾端離開恢復光源的時刻停止計時。

L = v Δt0

這�堛� Δt0 是「真時」(proper time),指的是 與時鐘同一座標系所讀到的時間。

對於移動物體座標系的觀察者而言,物體對其是靜止的,因此長度就是靜態可量的原長,時間讀數則來自是前述的光感計時組,是一個移動的時鐘,有 v 的相對速度,因此它的面板讀出的數據不能直接採用,必須翻譯成目前運動體座標系的時間,而期待要有所膨脹,公式是 Δt = γΔt0 。因此,在這一個座標系所獲得的條件是:

L0 = v Δt = v γΔt0

 

綜合以上兩個條件,

L / L0 = (v Δt0) / (v γΔt0) = 1 / γ

因此

L = L0 / γ

得證。

 

 

以下取自Bauer & Westfall 教科書(過程與上述講法一樣,供自行閱讀參考)