Pituuden supistumisella tarkoitetaan ilmiötä, jossa tarkkailija havaitsee kohteen lyhyemmäksi sen liikkeen ulottuvuutta pitkin, kun kohde on liikkeessä suhteessa tähän tarkkailijaan. Sitä kutsutaan myös Lorentzin supistukseksi tai Lorentz -Fitzgerald -supistukseksi fyysikoiden Hendrik Lorentzin ja George Fitzgeraldin mukaan. Mitä nopeammin esine liikkuu suhteessa tarkkailijaan, sitä enemmän se supistuu tarkkailijan näkökulmasta. Tämä vaikutus on niin pieni, että se on vähäinen nopeuksilla, joita ihmiset todennäköisesti kohtaavat jokapäiväisessä elämässään, mutta kohteissa, jotka liikkuvat huomattavalla murto -osalla valon nopeudesta, se on havaittavampi.
Pituuden supistuminen on seurausta erityisestä suhteellisuusteoriasta. Suhteellisuusteorian mukaan valon nopeus tyhjiössä (noin 300,000 186,000 kilometriä tai XNUMX XNUMX mailia sekunnissa) eli c on aina vakio kaikille tarkkailijoille. Vastaavasti tämä pätee valon lähteeseen, joka liikkuu tarkkailijan näkökulmasta.
Oletetaan, että kohde laukaistaan kulkusuuntaan avaruusaluksesta, joka liikkuu nopeudella 5 kilometriä sekunnissa (KPS) suhteessa Maaan ja työntää sen pois aluksesta nopeudella 1 KPS. Aluksen tarkkailija havaitsee sen siirtyvän pois 1 KPS: n nopeudella, kun taas maapallon tarkkailija havaitsee sen liikkuvan 6 KPS: n nopeudella. Jos aluksen ulkoinen valo kytketään päälle, aluksen tarkkailija havaitsee valon, joka liikkuu pois aluksesta kohdasta c, mutta maan päällä oleva havaitsee myös valon, joka liikkuu kohdassa c, ei c plus aluksen nopeus .
Tuloksena on, että tarkka hetki, jolloin aluksen valo saavuttaa tietyn paikan, vaihtelee eri tarkkailijoiden välillä riippuen niiden nopeudesta suhteessa avaruusalukseen. Näin ollen he ovat eri mieltä siitä, mitä muita tapahtumia tapahtui samaan aikaan. Tätä kutsutaan samanaikaisuuden suhteellisuusteoriaksi.
Kuinka tämä liittyy kohteen havaittuun pituuteen, selitetään yleisesti seuraavassa ajatuksessa. Kuvittele rivi synkronoituja kelloja, joissa jokainen kello voi mitata, milloin liikkuvan kohteen vasen ja oikea pää kulkee sen edessä. Kun kohde siirtyy kellorivin ohi, tarkkailija voi määrittää sen pituuden laskemalla etäisyyden, jonka kahden kellon on oltava toisistaan, jotta kohteen oikea pää saavuttaa yhden kellon samalla hetkellä, kun vasen pää saavuttaa toisen kello.
Kaksi viitekehystä jakavaa tarkkailijaa sopivat pituudesta. Koska mittaus perustuu siihen, mitkä tapahtumat tapahtuvat samanaikaisesti, toisiinsa nähden liikkeessä olevat tarkkailijat eivät ole samaa mieltä pituudesta. Mitä suurempi tarkkailijan nopeus suhteessa kelloihin, sitä enemmän niiden mitat eroavat levossa olevan tarkkailijan mittauksista suhteessa niihin.
Pituuden supistumisen vaikutus kasvaa suuremmilla nopeuksilla. Kohde, joka liikkuu 0.05c (5 prosenttia valon nopeudesta), noin 14,990 kilometriä (9,314 mailia) sekunnissa, näyttää olevan hyvin hieman lyhennetty paikallaan pysyvälle tarkkailijalle – noin 99.87 prosenttia sen pituudesta lepotilassa, jos se on suunnattu yhdensuuntaisesti sen liikkeen linjalle. Tarkkailijan näkemä pituus supistuu 97.79 prosenttiin sen pituudesta levossa 0.2c, 91.65 prosenttia 0.4c ja 71.41 prosenttia 0.7c. 0.9c: ssä kohteen havaittu pituus pienenee 43.58 prosenttiin ja 0.999c: ssä se supistuu vain 4.47 prosenttiin. Lähempänä c -supistumista kasvaa entisestään, vaikka pituus ei koskaan supistu nollaan.
Jos kohteen kanssa matkustaa tarkkailija, tämä tarkkailija ei näe kohdetta supistuvana, koska hänen näkökulmastaan kohteen suhteellinen nopeus on nolla. Tässä tarkkailijan viitekehyksessä kohde on paikallaan, kun taas muu maailmankaikkeus on liikkeessä suhteessa tarkkailijaan, ja täten tarkkailijan näkökulmasta se on koko maailmankaikkeuden sopimus.
Pituuden supistumisen kohteena olevan kohteen mitatun pituuden muutos eroaa siitä, miltä esine todellisuudessa näyttäisi visuaalisesti ihmissilmän tai kameran näkemänä, koska esine, joka liikkuu riittävän nopeasti tuottaakseen huomattavan pituisen supistumisen, liikkuu merkittävällä prosenttiosuudella oman valon nopeus. Tällaisilla nopeuksilla kohteen eri osista samanaikaisesti säteilevät fotonit saavuttavat tarkkailijan tuntuvasti eri aikoina, mikä vääristää kohteen visuaalista ulkonäköä. Näin ollen kohde, joka liikkuu kohti tarkkailijaa suurella nopeudella, vääristyisi niin, että se todella näyttäisi pidemmältä silmämääräiselle tarkastukselle pituuden supistumisesta huolimatta. Tarkkailijasta kauempana oleva esine näyttäisi lyhyemmältä saman viivevaikutuksen vuoksi todellisen pituuden supistumisen päälle, ja tarkkailijan ohi kulkeva kohde näyttäisi olevan vinossa tai kiertynyt.