15. Лоренцево сокращение — что это?

Согласно специальной теории относительности (СТО) — теории, изучающей свойства пространства и времени, размер стержня, движущегося вдоль своей продольной оси, всегда меньше размера этого же, но покоящегося стержня. Эффект сокращения размера стержня в направлении его движения и называют лоренцевым сокращением (ЛС).
При всей внешней понятности феномена ЛС осмысление его внутреннего содержания требует исключительно больших интеллектуальных усилий. Это связано со следующими обстоятельствами.

Во-первых, наблюдатель, движущийся вместе со стержнем, никакого сокращения не обнаруживает.

Во-вторых, движение относительно, и если имеется два одинаковых стержня, движущихся относительно друг друга, то любой из них можно считать движущимся, а второй неподвижным. В зависимости от того, в какой системе отсчета, связанной с тем или иным стержнем, будет проводиться измерение размера движущегося стержня, сокращению будет подвержен тот или иной стержень. То есть сокращение размеров движущихся тел взаимно, и это вносит огромные трудности в понимание теории относительности.

В-третьих, вообще говорить о «сокращении» (или «увеличении») размера чего бы там ни было можно только в результате измерений этого размера. При этом если относительно нас объект покоится, то измерить его размер в некотором направлении просто — достаточно приложить к объекту в нужном направлении измерительную линейку. А как измерить размер движущегося объекта, чтобы быть уверенным в достоверности такого измерения, ведь при таких измерениях, как об этом я расскажу позже, неизбежно использование некоторых соглашений о правилах измерения? Это отдельная тема для большого разговора, но, пока поверьте на слово, физики приняли такие соглашения, что с помощью данных, получаемых при измерении размеров движущихся тел, можно точно предсказать будущее: попадет ли снаряд в движущуюся цель и т.д.

Эти три обстоятельства (отсутствие изменения размера тела для наблюдателя, движущегося вместе с телом, «взаимность» сокращений, наконец, сомнения в объективности измерений размеров движущихся тел) приводят многих людей к мнению о том, что ЛС не объективно, что это есть некая игра ума, некая иллюзия.

Эйнштейну для обоснования того, что покоящийся наблюдатель реально обнаруживает сокращение движущегося стержня, пришлось даже придумать мысленный эксперимент, не оставляющий сомнений в том, что феномен ЛС (или нечто подобное) реально существует. Но и этот эксперимент оказался не понят до конца некоторыми (а, может быть, всеми? J) физиками. Например, Паули (Нобелевская премия по физике за 1945 год), дав ошибочную интерпретацию эксперимента Эйнштейна, пришел к ложному выводу о том, будто бы одновременность двух событий, происходящих в разных местах, можно выявить с помощью одних лишь масштабов (линеек) без использования часов. Все это подробно обсуждается в статье «О влиянии соглашений на лоренцево сокращение», о содержании которой поговорим позже.