Aikalaajeneminen vs. pituussupistus
Pituuden supistuminen ja ajan laajeneminen ovat kaksi tärkeää suhteellisuusteorian vaikutusta. Nämä vaikutukset ovat erittäin arvokkaita kuvattaessa joitain monimutkaisimpia kohdattuja ilmiöitä. Tässä artikkelissa yritetään selittää, mitä pituuden supistuminen ja aikalaajeneminen ovat ja mikä on niiden välinen ero.
Mikä on pituussupistus?
Pituuden supistuminen on käsite, jota käsitellään suhteellisuusteorian alla. Tämä voidaan selittää käyttämällä erityistä suhteellisuusteoriaa ymmärtämisen helpottamiseksi. Pituussupistumisen ja aikadilataatioiden ymmärtämiseksi opiskelijoilla on oltava taustatiedot erityisestä suhteellisuusteoriasta. Erityinen suhteellisuusteoria käsittelee vain inertiakehyksiä. Vaikka emme voi edes kaukaa ymmärtää erityistä suhteellisuusteoriaa muutamalla selitysrivillä, on joitain hyödyllisiä käsitteitä, joista voi olla apua pituuden supistumisen ja ajan laajenemisen kuvaamisessa. Erikoissuhteellisuusteorian perusperiaate on, että minkään inertiakehyksessä liikkuvan esineen suhteellinen nopeus ei voi olla suurempi kuin valon nopeus. Termi γ, joka on yhtä kuin arvon 1/ neliöjuuri (1-V2/C2), pyrkii äärettömään, kun V pyrkii C, ja yleensä 1, kun V on erittäin pieni verrattuna C:hen. Tämä on erittäin merkittävä termi erityissuhteellisuusteoriassa. Pituuden supistuminen johtuu Lorentzin muunnosyhtälöistä. Kohteen oikea pituus on kehyksessä mitattu pituus, joka on edelleen kohteen suhteen. Epäsopiva pituus on pituus, joka mitataan kehyksestä, jota kohde liikkuu suhteellisella nopeudella V. Suhteellisuusteoriassa väärä pituus on aina pienempi tai yhtä suuri kuin oikea pituus. Näiden kahden välinen suhde saadaan kaavalla väärä pituus=oikea pituus /γ. Kun suhteellinen nopeus on mitätön verrattuna valonnopeuteen, γ pyrkii olemaan 1 ja oikea ja väärä pituus tulevat samaksi.
Mikä on aikadilataatio?
Oikea aika määritellään tapahtuman suhteen liikkumattoman tarkkailijan mittaamaksi ajaksi. Sopimaton aika on aika, jonka havaitsija liikkuu suhteellisella nopeudella V tapahtumasta tai tapahtumaan. Lorentzin muunnosyhtälöiden avulla voidaan osoittaa, että tapahtumakehyksessä mitattu aika on aina pienempi tai yhtä suuri kuin liikkuvan kehyksen mittaama aika. Siten oikea aika on pienempi tai yhtä suuri kuin väärä aika. Oikean ajan ja sopimattoman ajan välinen suhde saadaan kaavalla sopimaton aikaväli=γoikea aikaväli. Koska γ pyrkii arvoon 1, kun nopeus on mitätön C:n suhteen, suhde kääntyy klassiseen suhteeseen.
Mitä eroa on aikalaajenemisen ja pituussupistuksen välillä?
• Aikalaajennus on ajan laajennus liikkuvasta kehyksestä mitattuna, mutta pituuden supistuminen on pituuden supistuminen.
• Termi γ liittyy lineaarisesti aikakaavaan, mutta käänteisesti pituuskaavaan.
