13. การหดตัวของความยาว
การแปลงลอเรนซ์ ช่วยให้เราสามารถคำนวณการหดตัวของความยาวได้ การหดตัวจะเกิดขึ้นมากแค่ไหนนั้น ขึ้นอยู่กับความเร็วของวัตถุที่เคลื่อนที่ผ่านผู้สังเกตการณ์
วิดีโออธิบายการแปลงลอเรนซ์ที่เกี่ยวกับสัมพัทธภาพ
แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window
ยกตัวอย่าง สมมติว่าลูกบอลขนาด 30 เซนติเมตรบินผ่านคุณ และมันมีการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วขนาด 60% ของความเร็วแสง คุณวัดลูกบอลจะเหลือแค่ 24 เซนติเมตร นั่นคือ ขนาดของลูกบอลที่วัดได้อยู่ที่ 80% ของความยาวเดิม (จากขนาด 30 เซนติเมตร)
รูปการหดตัวของลูกบอลหากเคลื่อนที่เข้าใกล้ความเร็วแสง (คนอยู่กับที่สังเกตเห็น)
จำไว้ว่าในการวัดค่าทั้งหมด การวัดที่ได้จะอยู่ในทิศทางเดียวกับการเคลื่อนที่ เส้นผ่านศูนย์กลางของลูกบอลจะไม่เปลี่ยนแปลงไปตามการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของลูกบอล
มีข้อสำคัญที่ควรคำนึงถึงอยู่สองจุดข้างล่างนี้ คือ
1. หากคุณสามารถวิ่งตามไปข้าง ๆ กับ ลูกบอลมีความเร็วเท่ากัน คือ 60% ของความเร็วแสง คุณจะวัดความยาวได้เป็น 30 เซนติเมตรเช่นเดิม คือจะไม่แตกต่าง เหมือนกับตอนคุณยืนอยู่ และวัดขนาดของบอลที่คุณถือเอาไว้
2. ในทำนองเดียวกัน หากมีลูกบอล และคน เคลื่อนที่ไปพร้อมกับลูกบอล ที่ทั้งสองอย่างเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากัน 60% ของความเร็วแสง และคนที่คอยสังเกตการณ์สามารถความวัดความยาวทั้งคน และลูกบอลได้ เขาจะพบว่าความยาวหดลงทั้งคน และลูกบอลที่กำลังเคลื่อนที่
รูปเมื่อวัตถุยิ่งเข้าใกล้ไปสู่การเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสงการหดตัวก็จะเกิดขึ้น
การเคลื่อนที่มีผลกับเวลา
เวลา ในกรอบอ้างอิงที่ต่างกัน (เวลาสองโลก) จะเกิดการเปลี่ยนแปลง หากมีการเคลื่อนที่เข้าใกล้ความเร็วแสง นี้เรียกว่า การยืดขยายเวลา (Time dilation) จะไม่เห็นหากการเคลื่อนที่ช้า แต่เมื่อใดที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง
นอกจากจะเกิดการยืดหดตัวของความยาวแล้ว เวลาจะเดินช้าลงไปเรื่อย ๆ ไปจนถึงเวลาอาจหยุดเดิน ขึ้นอยู่กับความเร็วที่เคลื่อนที่ตอนนั้น
รูปการเดินของเวลาจะยิ่งช้าลง และอาจหยุดเดิน เมื่อเคลื่อนที่เข้าใกล้ความเร็วของแสง
การเกิดการหดตัวจากการเคลื่อนที่เมื่อวัตถุเคลื่อนที่เข้าใกล้ความเร็วของแสง จะสังเกตเห็นไม่ได้ในชีวิตประจำวันของเรา เพราะในชีวิตประจำวันของเราการเคลื่อนที่ของสิ่งต่าง ๆ รอบตัว มันไม่ได้เคลื่อนที่เร็วมากจนเข้าใกล้ความเร็วของแสงเลย การหดตัวของวัตถุ หรือการยืดขยายตัวของเวลา จึงไม่มีใครสังเกตเห็นได้ แต่ความจริงตามธรรมชาติมันเป็นเช่นนั้น
หัวข้อต่อไปเราจะมาดูในเรื่องรายละเอียดของการยืดขยายเวลา
ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก
“ไม่มีอะไร เล็กน้อยเกินไปที่จะรู้
และไม่มีอะไร ยิ่งใหญ่เกินไปที่จะพยายาม
Nothing is too small to know, and nothing is too big to attempt.”
William Van Horne
<หน้าที่แล้ว สารบัญ หน้าต่อไป>