运动物体的长度会变吗

阿尔伯特·爱因斯坦是世界最伟大最杰出的物理学家之一，现代物理学的开创者，集大成者和奠基人，同时也是一位著名的思想家和哲学家。

爱因斯坦是美籍德商犹太人，1921年诺贝尔物理学奖获得者。他创立了代表现代科学的相对论，为核能开发奠定了基础。1999年12月26日，爱因斯坦被美国《时代周刊》评选为“世纪伟人”。1905年，是科学史上值得记住的一年。这一年，爱因斯坦26岁，他在德国《物理学年鉴》上发表了五篇论文，其中三篇都是划时代的成就。第一篇是关于光电效应的，这一工作使他获得了1921年的诺贝尔物理学奖;第二篇论文是关于布朗运动的;最重要的是第三篇论文，在该文中爱因斯坦提出了狭义相对论。后人将1905上称为“爱因斯坦奇迹年”。为了纪念这一奇迹年100周年，2004年6月10日，联合国大会通过了2005年为“国际物理年”的决议。

爱因斯坦相对论认为，光速在所有惯性参考系中不变，它是物体运动的最大速度。由于相对论效应，运动物体的长度会变短，运动物体的时间会膨胀。

按照牛顿经典力学的结论:物体运动的速度从一个参照系转换到另一个参照系的“常识相对论”和爱因斯坦的“光在所有惯性系中速度相同”的假设相抵触。只有在两种情况下爱因斯坦的假设才是正确的:要么距离相对于两个惯性系不同，要么时间相对于两个惯性系不同。实际上，两者都对。第一种效果被称作“长度收缩”，第二种效果被称作“时间膨胀”。

长度收缩也被称作洛伦茨或洛伦茨—弗里茨格拉德收缩。在爱因斯坦之前，洛伦茨和弗里茨格拉德就求出了用来描述(长度)收缩的数学公式，但爱因斯坦意识到了它的重大意义并将其植入完整的相对论中。这个原理是:参照系中运动物体的长度比其静止时的长度要短。

一个静止物体在其参照系中的长度被称作他的“正确长度”。长度收缩原理是指参照系中运动的尺子与静止的尺子相比要短一些，这种收缩并非幻觉。当尺子从我们身边经过时，任何精确的试验都表明其长度比静止时要短。尺子并非看上去短了，它真的短了!然而，它只在其运动方向上收缩。

当物体运动时，它的长度还跟它静止时的长度一样吗?在日常生活中，我们并没有感觉到它们有什么不一样，一列500米长的火车在运动的时候还是500米长，不过这只是在速度较低的情况的感觉，如果速度极高，感觉就会不一样了。爱因斯坦建立的相对论告诉我们，运动着的物体其长度会收缩，如果火车运动速度为60公里/小时，则L≈L0，站台上的人感觉不到火车长度的变化。如果火车的速度为0．8c(c=3× 108m/s)，则有L=0．6L0，也就是说，站在站台上的人看来，500米长的火车将变为300米，这种收缩也是相对的，在火车上的人看来，火车的长度并没有变化，相反，它却看到站台变短了!

时间膨胀效应与长度收缩很相似，它是这样进行的:某一参照系中的两个事件，它们发生在不同地点时的时间间隔总比同样两个事件发生在相同地点的时间间隔长。

这一原理的一个较为简单但不太精确的陈述是:运动的钟比静止的钟走得慢。最著名的关于时间膨胀的假说通常被称为双生子佯谬。假设有一对双胞胎兄弟，哥哥登上一艘以接近光速快速飞离地球的飞船，并且很快就返回来。我们可以将两个人的身体视为一架用年龄计算时间流逝的钟，因为哥哥运动得很快，因此他的“钟”比弟弟的“钟”走得慢。结果是，当哥哥返回地球的时候，他将比弟弟更年轻，年轻多少要看他以多快的速度走了多远。

时间膨胀已经被科学家在实验室证实。有一种称为“介子”的亚原子粒子。这样的一个介子衰变需要多少时间已经被非常精确地测量过。现在已经观测到一个以接近光速运动的介子比一个静止或缓慢运动的介子的寿命要长，这就是相对论效应。从运动的介子自身来看，它并没有存在更长的时间。这是因为从它自身的角度看它是静止的，只有从相对于实验室的角度看该介子，我们才会发现其寿命被“延长”或“缩短”了。