Вопрос задан 24.10.2025 в 23:19. Предмет Физика. Спрашивает Лыскова Карина.

При движении тела со скоростью, сравнимой со скоростью света, меняются размеры тела?

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Троянов Илья.

Коротко: да, но только в направлении движения и только с точки зрения внешнего наблюдателя. В собственной системе отсчёта тела его размеры не меняются.

Подробно:

  1. Лоренцево сокращение длины
    Если стержень покоится в своей системе отсчёта, его «собственная длина» L0L_0. Наблюдатель, мимо которого стержень пролетает со скоростью vv, измерит длину

L=L0γ,γ=11v2c2.L=\frac{L_0}{\gamma},\qquad \gamma=\frac{1}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}.

То есть чем ближе vv к cc, тем сильнее сокращение. Примеры:

  • при v=0,8cv=0{,}8c: γ1,667L0,60L0\gamma\approx1{,}667\Rightarrow L\approx0{,}60\,L_0;

  • при v=0,99cv=0{,}99c: γ7,09L0,141L0\gamma\approx7{,}09\Rightarrow L\approx0{,}141\,L_0.

  1. Только вдоль движения
    Идеальная специальная теория относительности предсказывает, что поперечные размеры (перпендикулярные скорости) не меняются. Сокращение — строго вдоль вектора скорости.

  2. Это не «сжатие» материи
    Атомы не «плющатся» в собственной системе отсчёта тела. Эффект — следствие геометрии пространства-времени и относительности одновременности: чтобы измерить длину движущегося объекта, нужно зафиксировать одновременно (в вашей системе) координаты его концов, а понятие «одновременно» различается для движущихся систем.

  3. Видимое изображение ≠ геометрическая длина
    Из-за конечной скорости света быстро движущийся объект может казаться не столько короче, сколько «повёрнутым» (эффект Террелла–Пенроуза). Это оптическая иллюзия; истинная метрика длины всё равно подчиняется формуле выше.

  4. Что чувствует само тело
    Пока тело находится в равномерном движении, в своей системе отсчёта оно покоится и имеет длину L0L_0 без внутренних напряжений. Однако ускорение идеально «жёсткого» тела физически невозможно (понятие Борновской жёсткости): если пытаться разогнать длинный стержень, по нему пойдут упругие волны и возникнут напряжения, пока вся длина не выйдет в новый инерциальный режим.

  5. Связанные эффекты
    Наряду с сокращением длины возникают и другие релятивистские эффекты: замедление времени (t=γt0t=\gamma\,t_0 для ваших часов, если на них смотрит внешний наблюдатель) и релятивистское сложение скоростей. Говорить о «росте массы» сегодня не принято; корректнее — об увеличении энергии и импульса с γ\gamma.

Итог: размеры движущегося тела кажутся уменьшенными вдоль направления движения по закону L=L0/γL=L_0/\gamma для внешнего наблюдателя; в собственной системе отсчёта тела никаких изменений размеров нет.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос