Kontraksi panjang

Kontraksi panjang adalah fenomena memendeknya sebuah objek yang diukur oleh pengamat yang sedang bergerak pada kecepatan bukan nol relatif terhadap objek tersebut. Kontraksi ini (resminya adalah kontraksi Lorentz atau kontraksi Lorentz–FitzGerald dari Hendrik Lorentz dan George FitzGerald) biasanya hanya dapat dilihat ketika mendekati kecepatan cahaya. Kontraksi panjang hanya terlihat pada arah yang paralel terhadap arah gerak benda teramati. Efek ini hampir tidak terlihat pada kecepatan sehari-hari dan diabaikan untuk semua kegiatan umum. Hanya pada kecepatan sangat tinggi baru efek ini dapat teramati. Pada kecepatan 13.400.000 m/s (30 juta mph, 0.0447 $c$ ) kontraksi panjangnya adalah 99.9% dari panjang saat diam; pada kecepatan 42.300.000 m/s (95 juta mph, 0.141 $c$ ), panjangnya masih 99%. Ketika semakin mendekati kecepatan cahaya, maka efeknya semakin kelihatan, seperti pada rumus:

L={\frac {L_{0}}{\gamma (v)}}=L_{0}{\sqrt {1-v^{2}/c^{2}}}

yang mana

L 0

adalah panjang diam (panjang objek ketika diam),

L

adalah panjang yang dilihat pengamat pada gerak relatif terhadap objek,

v

adalah kecepatan relatif antara pengamat dan benda bergerak,

c

adalah kecepatan cahaya,

dan faktor Lorentz, $γ(v)$ , didefinisikan dengan

\gamma (v)\equiv {\frac {1}{\sqrt {1-v^{2}/c^{2}}}}\

.

Dalam persamaan ini diasumsikan bahwa objek paralel dengan garis perpindahannya. Untuk pengamat dengan gerak relatif, panjang objek diukur dengan mengurangkan secara simultan jarak kedua ujung objek. Untuk konversi yang lebih umum, lihat transformasi Lorentz. Pengamat pada keadaan diam melihat objek yang bergerak mendekati kecepatan cahaya akan melihat panjang objek tersebut mendekati nol.

Sejarah

Kontraksi panjang didalilkan oleh George FitzGerald (1889) dan Hendrik Antoon Lorentz (1892) untuk menjelaskan hasil negatif dari percobaan Michelson–Morley dan untuk menyelamatkan hipotesis eter statis (hipotesis kontraksi Lorentz–FitzGerald).^[1]^[2] Meskipun FitzGerald dan Lorentz keduanya menyinggung deformasi yang terjadi pada medan elektrostatik yang bergerak (dinamai "Heaviside-Ellipsoid" dari Oliver Heaviside, yang menurunkan deformasi ini dari teori elektromagnetik pada tahun 1888), kontraksi panjang dianggap sebagai hipotesis ad hoc, karena pada saat itu tidak ada alasan yang cukup untuk mengasumsikan bahwa gaya intermolekul berperilaku sama dengan gaya elektromagnetik. Pada tahun 1897 Joseph Larmor mengembangkan model di mana semua gaya dianggap sebagai berasal dari elektromagnetisme, dan kontraksi panjang tampaknya merupakan konsekuensi langsung dari model ini. Namun Henri Poincaré (1905) menunjukkan bahwa gaya elektromagnetik saja tidak bisa menjelaskan kestabilan elektron. Jadi dia memperkenalkan hipotesis ad hoc lainnya: gaya pengikat non-listrik (tegangan Poincaré) untuk memastikan kestabilan elektron, memberikan penjelasan dinamis mengenai kontraksi panjang, dan menyembunyikan gerakan eter statis.^[3]

Kemudian, Albert Einstein (1905) menjadi orang pertama^[3] yang sepenuhnya menghapus sifat ad hoc dari hipotesis kontraksi, dengan mendemonstrasikan bahwa kontraksi ini tidak memerlukan gerakan melalui eter sebagaimana yang sebelumnya diduga, melainkan bisa dijelaskan menggunakan relativitas khusus, yang mengubah pandangan kita mengenai ruang, waktu, dan simultanitas.^[4] Pandangan Einstein dijelaskan lebih lanjut oleh Hermann Minkowski, yang mendemonstrasikan interpretasi geometris dari semua efek relativistik dengan memperkenalkan konsep ruang waktu empat dimensinya.^[5]