Рис. 69.1
Рис. 69.2
расстояние между положениями его концов, зарегистрированными в неподвижной системе отсчета в один и тот же момент времени. Одновременность измерения положений концов тела является существенно необходимым условием опыта. Нарушение эгого условия привело бы к тому, что измеренная длина могла бы оказаться какой угодно, в том числе даже отрицательной.
Если концы тела расположены в плоскости, перпендикулярной вектору скорости
(рис. 69.1), то измерение его длины в обеих системах
даст одно и то же значение
поскольку [см. (67.18)]
Выбор момента измерения тоже никак не сказывается на измеряемой длине, так как подстановка
в (68.2) дает
т.е. регистрация положений концов тела производится одновременно как в системе
так и в системе
Однако картина существенно изменится, если тело будет вытянуто вдоль оси X, т. е. вдоль направления движения (рис. 69.2). Если в системе
моменты регистрации положений концов тела совпадают
то из-за относительности одновременности пространственно разобщенных событий в системе
эти моменты уже не совпадают, поэтому результат измерения длины отличается от
так как
может получиться только при условии
С точки зрения наблюдателя в системе
длина тела, очевидно, равна
при условии
Так как
то [см. (68.2)] имеем
откуда
Таким образом, движущееся тело сокращается в направлении своего движения. Формула сокращения (69.2) имеет такой же вид, как и формула Фицджеральда (64.1), но входящая в нее скорость
является уже не скоростью тела относительно эфира, как в (64.1), а относительной скоростью систем отсчета
и
Поэтому
Рис. 69.3
в отличие от формулы сокращения Фидджеральда соотношение (69.2) имеет относительный, обратимый характер.
Действительно, если связать с телом систему
а длину его измерять в системе
то надо считать
и
Теперь уже для нахождения связи между
нужно использовать не формулы (68.4), а аналогичные соотношения, вытекающие из обратных преобразований Лоренца (67.19):
Полагая, согласно (69.3), в первой из этих формул
получаем
т. е. опять
Таким образом, при измерении длины движущегося тела всегда обнаруживается его сокращение. В то же время по формуле Фицджеральда (64.1) тело сокращается лишь в том случае, когда оно наблюдается из системы отсчета, связанной с неподвижным эфиром; если же тело покоится относительно эфира, то из движущейся системы отсчета оно должно представляться удлиненным. Итак, в эфирной теории эффект сокращения абсолютен, тогда как в теории относительности он относителен и обусловлен относительностью одновременности пространственно-разобщенных событий.
(см. скан)