¿Qué es la contracción de longitud?
La contracción de longitud se refiere a un fenómeno en el cual un objeto es percibido como más corto a lo largo de la dimensión de su movimiento por un observador cuando el objeto está en movimiento en relación con ese observador. También se llama contracción de Lorentz o contracción de Lorentz-Fitzgerald, en honor a los físicos Hendrik Lorentz y George Fitzgerald. Cuanto más rápido se mueva un objeto en relación con el observador, más se contraerá desde la perspectiva del observador. Este efecto es tan pequeño que puede ser insignificante a las velocidades que los humanos puedan encontrar en la vida diaria, pero en los objetos que se mueven a una fracción apreciable de la velocidad de la luz se hace más notable.
El fenómeno de la contracción de la longitud es una consecuencia de la relatividad especial. Según la teoría de la relatividad, la velocidad de la luz en el vacío (aproximadamente 300,000 kilómetros, o 186,000 millas, por segundo), o c, es siempre constante para todos los observadores. Contraintuitivamente, este sigue siendo el caso de la luz emitida desde una fuente que se mueve desde la perspectiva de un observador.
Supongamos que un objeto se lanza en la dirección de viaje desde una nave espacial que se mueve a 5 kilómetros por segundo (KPS) en relación con la Tierra, impulsándolo lejos de la nave a 1 KPS. Un observador en la nave lo percibirá alejándose a 1 KPS, mientras que un observador en la Tierra lo percibirá moviéndose a 6 KPS. Si se enciende una luz externa en el barco, el observador en el barco detectará la luz que se aleja del barco en c, pero el observador en la Tierra también percibirá que la luz se mueve en c, no c más la velocidad de la nave .
El resultado es que el momento preciso en el que la luz de la nave alcanza una ubicación determinada variará para diferentes observadores dependiendo de su velocidad en relación con la nave espacial. En consecuencia, estarán en desacuerdo sobre qué otros eventos estaban ocurriendo en ese mismo momento. Esto se llama la relatividad de la simultaneidad.
La forma en que esto se relaciona con la longitud detectada de un objeto se explica comúnmente en el siguiente experimento mental. Imagine una fila de relojes sincronizados, donde cada reloj puede medir cuando el extremo izquierdo y derecho de un objeto en movimiento pasa por delante de él. Después de que un objeto se mueve más allá de la fila de relojes, un observador puede determinar su longitud calculando la distancia que tendrían que estar dos relojes entre sí para que el extremo derecho del objeto alcance un reloj en el mismo instante en que el extremo izquierdo alcanza el segundo reloj.
Dos observadores que comparten un marco de referencia acordarán la duración. Sin embargo, dado que la medición se basa en los eventos que ocurren simultáneamente, los observadores en movimiento uno con respecto al otro no estarán de acuerdo con la longitud. Cuanto mayor sea la velocidad de un observador en relación con los relojes, más diferirán sus mediciones de las de un observador en reposo en relación con ellos.
El efecto de la contracción de la longitud crece a velocidades más altas. Un objeto que se mueve 0.05c (5 por ciento de la velocidad de la luz), aproximadamente 14,990 kilómetros (9,314 millas) por segundo, se acortará ligeramente a un observador estacionario, aproximadamente 99.87 por ciento de su longitud en reposo si está orientado en paralelo a la línea de su movimiento. La longitud observada por el observador se contrae al 97.79 por ciento de su longitud en reposo a 0.2c, 91.65 por ciento a 0.4c y 71.41 por ciento a 0.7c. A 0.9c, la longitud detectada del objeto se reduce a 43.58 por ciento, y a 0.999c se contrae a solo 4.47 por ciento. Más cerca de la contracción c se vuelve aún más extrema, aunque la longitud nunca se contrae a cero.
Si hay un observador que viaja con el objeto, este observador no percibe que el objeto se está contrayendo porque, desde su perspectiva, la velocidad relativa del objeto es cero. En el marco de referencia de ese observador, el objeto está estacionario mientras que el resto del universo está en movimiento en relación con el observador, por lo que desde la perspectiva de ese observador es el resto del universo el que se contrae.
El cambio en la longitud medida de un objeto sometido a una contracción de longitud difiere de cómo el objeto realmente aparecería visualmente, como lo ve el ojo humano o una cámara, porque un objeto que se mueve lo suficientemente rápido como para producir una contracción de longitud notable se mueve a un porcentaje significativo de La velocidad de su propia luz. A tales velocidades, los fotones emitidos desde diferentes partes del objeto al mismo tiempo llegarán al observador en momentos apreciablemente diferentes, distorsionando la apariencia visual del objeto. Por lo tanto, un objeto que se mueve hacia un observador a alta velocidad se distorsionaría, de modo que en realidad parecería más largo para la inspección visual a pesar de la contracción de la longitud. Un objeto que se aleja del observador se vería más corto debido al mismo efecto de retardo de tiempo, además de la contracción de la longitud real, y un objeto que pasara por el observador parecería torcido o girado.