Kontrakcija duljine se odnosi na fenomen u kojem promatrač opaža objekt kao kraći duž dimenzije njegova gibanja kada se objekt kreće u odnosu na tog promatrača. Naziva se i Lorentzova kontrakcija ili Lorentz–Fitzgerald kontrakcija, prema fizičarima Hendriku Lorentzu i Georgeu Fitzgeraldu. Što se objekt brže kreće u odnosu na promatrača, to će se više skupljati iz promatračeve perspektive. Taj je učinak toliko malen da je zanemariv pri brzinama s kojima se ljudi vjerojatno susreću u svakodnevnom životu, ali u objektima koji se kreću pri znatnom djeliću brzine svjetlosti postaje vidljiviji.
Fenomen kontrakcije duljine posljedica je specijalne relativnosti. Prema teoriji relativnosti, brzina svjetlosti u vakuumu (otprilike 300,000 kilometara, ili 186,000 milja u sekundi), ili c, uvijek je konstantna za sve promatrače. Kontraintuitivno, ovo ostaje slučaj sa svjetlošću emitiranom iz izvora koji se kreće iz perspektive promatrača.
Pretpostavimo da je objekt lansiran u smjeru putovanja iz svemirskog broda koji se kreće brzinom od 5 kilometara u sekundi (KPS) u odnosu na Zemlju, tjerajući ga od broda brzinom od 1 KPS. Promatrač u brodu će percipirati da se udaljava brzinom od 1 KPS, dok će promatrač na Zemlji vidjeti da se kreće brzinom od 6 KPS. Ako je vanjsko svjetlo na brodu uključeno, promatrač na brodu će otkriti svjetlost koja se udaljava od broda na c, ali promatrač na Zemlji će također uočiti svjetlost koja se kreće na c, a ne na c plus brzinu broda .
Rezultat je da će precizan trenutak u kojem svjetlo broda dosegne određeno mjesto varirati za različite promatrače ovisno o njihovoj brzini u odnosu na svemirski brod. Posljedično, neće se složiti oko toga koji su se drugi događaji događali u tom istom trenutku. To se zove relativnost simultanosti.
Kako se to odnosi na otkrivenu duljinu objekta obično se objašnjava u sljedećem misaonom eksperimentu. Zamislite niz sinkroniziranih satova, gdje svaki sat može mjeriti kada lijevi i desni kraj pokretnog objekta prolazi ispred njega. Nakon što se objekt pomakne pored niza satova, promatrač može odrediti njegovu duljinu izračunavanjem udaljenosti koju bi dva sata morala biti jedan od drugog da bi desni kraj objekta dosegao jedan sat u istom trenutku kada lijevi kraj dosegne drugi sat.
Dva promatrača koji dijele referentni okvir složit će se oko duljine. Kako se mjerenje temelji na tome koji se događaji događaju istovremeno, promatrači u kretanju jedan u odnosu na drugog neće se složiti oko duljine. Što je brzina promatrača veća u odnosu na satove, to će se njihova mjerenja više razlikovati od onih promatrača koji miruje u odnosu na satove.
Učinak kontrakcije duljine raste pri većim brzinama. Objekt koji se kreće 0.05c (5 posto brzine svjetlosti), oko 14,990 9,314 kilometara (99.87 97.79 milja) u sekundi, izgledat će vrlo malo skraćen na stacionarnog promatrača – oko 0.2 posto svoje duljine u mirovanju ako je orijentiran paralelno na liniju njegova kretanja. Duljina koju promatra promatrač smanjuje se na 91.65 posto svoje duljine u mirovanju na 0.4c, 71.41 posto na 0.7c i 0.9 posto na 43.58c. Na 0.999c detektirana duljina objekta smanjena je na 4.47 posto, a na XNUMXc se skuplja na samo XNUMX posto. Bliže c kontrakcija postaje još ekstremnija, iako se duljina nikada ne skuplja na nulu.
Ako postoji promatrač koji putuje s objektom, ovaj promatrač ne doživljava da se objekt skuplja jer je, iz njegove ili njezine perspektive, relativna brzina objekta nula. U referentnom okviru tog promatrača, objekt je nepomičan dok je ostatak svemira u pokretu u odnosu na promatrača, pa se iz perspektive tog promatrača ostatak svemira skuplja.
Promjena izmjerene duljine predmeta koji je podvrgnut kontrakciji duljine razlikuje se od načina na koji bi se objekt zapravo vizualno vidio, kako ga vidi ljudsko oko ili kamera, jer se objekt koji se kreće dovoljno brzo da proizvede zamjetnu kontrakciju duljine kreće se u značajnom postotku brzina vlastite svjetlosti. Pri takvim brzinama, fotoni emitirani iz različitih dijelova objekta u isto vrijeme doći će do promatrača u znatno različito vrijeme, iskrivljujući vizualni izgled objekta. Stoga bi se objekt koji se velikom brzinom kreće prema promatraču bio izobličen tako da bi se vizualnom pregledu zapravo činio duljim unatoč smanjenju duljine. Objekt koji se udaljava od promatrača izgledao bi kraće zbog istog efekta vremenskog odmaka, povrh stvarne kontrakcije duljine, a objekt koji prolazi pored promatrača činilo bi se da je nagnut ili rotiran.