La contraction de longueur fait référence à un phénomène dans lequel un objet est perçu comme plus court le long de la dimension de son mouvement par un observateur lorsque l’objet est en mouvement par rapport à cet observateur. On l’appelle aussi contraction de Lorentz ou contraction de Lorentz-Fitzgerald, d’après les physiciens Hendrik Lorentz et George Fitzgerald. Plus un objet se déplace rapidement par rapport à l’observateur, plus il se contractera du point de vue de l’observateur. Cet effet est si faible qu’il est négligeable aux vitesses que les humains sont susceptibles de rencontrer dans la vie quotidienne, mais dans les objets se déplaçant à une fraction appréciable de la vitesse de la lumière, il devient plus perceptible.
Le phénomène de contraction des longueurs est une conséquence de la relativité restreinte. Selon la théorie de la relativité, la vitesse de la lumière dans le vide (environ 300,000 186,000 kilomètres, ou XNUMX XNUMX miles, par seconde), ou c, est toujours constante pour tous les observateurs. Contre-intuitivement, cela reste le cas pour la lumière émise par une source qui se déplace du point de vue d’un observateur.
Supposons qu’un objet soit lancé dans la direction du voyage depuis un vaisseau spatial se déplaçant à 5 kilomètres par seconde (KPS) par rapport à la Terre, le propulsant loin du vaisseau à 1 KPS. Un observateur dans le vaisseau le percevra comme s’éloignant à 1 KPS, tandis qu’un observateur sur Terre le percevra en mouvement à 6 KPS. Si une lumière externe sur le navire est allumée, l’observateur dans le navire détectera la lumière s’éloignant du navire à c, mais l’observateur sur Terre percevra également la lumière se déplaçant à c, pas c plus la vitesse du navire .
Le résultat est que le moment précis auquel la lumière du vaisseau atteint un emplacement donné variera pour différents observateurs en fonction de leur vitesse par rapport au vaisseau spatial. Par conséquent, ils ne seront pas d’accord sur les autres événements qui se sont produits au même moment. C’est ce qu’on appelle la relativité de la simultanéité.
Comment cela se rapporte à la longueur détectée d’un objet est généralement expliqué dans l’expérience de pensée suivante. Imaginez une rangée d’horloges synchronisées, où chaque horloge peut mesurer quand les extrémités gauche et droite d’un objet en mouvement passent devant elle. Une fois qu’un objet a dépassé la rangée d’horloges, un observateur peut déterminer sa longueur en calculant la distance que deux horloges devraient être l’une de l’autre pour que l’extrémité droite de l’objet atteigne une horloge au même instant que l’extrémité gauche atteint la seconde. horloge.
Deux observateurs partageant un cadre de référence se mettront d’accord sur la longueur. Comme la mesure est basée sur les événements qui se produisent simultanément, cependant, les observateurs en mouvement les uns par rapport aux autres ne seront pas d’accord sur la longueur. Plus la vitesse d’un observateur est grande par rapport aux horloges, plus leurs mesures seront différentes de celles d’un observateur au repos par rapport à elles.
L’effet de la contraction des longueurs augmente à des vitesses plus élevées. Un objet se déplaçant à 0.05c (5 % de la vitesse de la lumière), à environ 14,990 9,314 kilomètres (99.87 97.79 milles) par seconde, semblera être très légèrement raccourci pour un observateur stationnaire – environ 0.2 % de sa longueur au repos s’il est orienté parallèlement. à la ligne de son mouvement. La longueur vue par l’observateur se contracte à 91.65 % de sa longueur au repos à 0.4c, 71.41 % à 0.7c et 0.9 % à 43.58c. À 0.999c, la longueur détectée de l’objet est réduite à 4.47 %, et à XNUMXc, elle se contracte à seulement XNUMX %. Plus près de c, la contraction devient encore plus extrême, bien que la longueur ne se contracte jamais à zéro.
S’il y a un observateur voyageant avec l’objet, cet observateur ne perçoit pas l’objet comme se contractant car, de son point de vue, la vitesse relative de l’objet est nulle. Dans le cadre de référence de cet observateur, l’objet est stationnaire tandis que le reste de l’univers est en mouvement par rapport à l’observateur, et donc du point de vue de cet observateur, c’est le reste de l’univers qui se contracte.
Le changement de la longueur mesurée d’un objet subissant une contraction de longueur diffère de la façon dont l’objet apparaîtrait réellement visuellement, tel que vu par l’œil humain ou une caméra, car un objet se déplaçant assez rapidement pour produire une contraction de longueur notable se déplace à un pourcentage significatif de la vitesse de sa propre lumière. À de telles vitesses, les photons émis par différentes parties de l’objet en même temps atteindront l’observateur à des moments sensiblement différents, déformant l’apparence visuelle de l’objet. Ainsi, un objet se déplaçant vers un observateur à grande vitesse serait déformé de sorte qu’il semblerait en fait plus long à l’inspection visuelle malgré la contraction de la longueur. Un objet s’éloignant de l’observateur semblerait plus court en raison du même effet de décalage temporel, en plus de la contraction réelle de la longueur, et un objet passant devant l’observateur semblerait être de travers ou tourné.