“運動著的物體，其運動方向上的長度會變短”這句話經(jīng)常出現(xiàn)在相對論科普中，雖然表述不太嚴(yán)謹(jǐn)，但作為科普來說，還是可以的，不過這也導(dǎo)致了一個問題：如題所言，很多朋友對這個尺縮效應(yīng)感到不解，這里的變短到底是指物體真的變短了，還是測量結(jié)果變短？抑或是看上去變短了呢？

1905年，愛因斯坦在大量思考的基礎(chǔ)上，發(fā)表了一篇名為《論動體的電動力學(xué)》的論文，這篇論文在現(xiàn)在看來，是屬于顛覆性質(zhì)的，它否定了數(shù)百年來由牛頓建立的絕對時空觀，直接以光速不變作為原理，結(jié)合狹義相對性原理，給出了一個新的物理學(xué)基礎(chǔ)框架。

理所當(dāng)然的是，這篇論文一開始并不被眾人接受，視為離經(jīng)叛道也不為過，但幸運的是該論文深得物理大佬普朗克的喜歡，在普朗克的關(guān)愛下，愛因斯坦此后終于從一個專利局的小職員逐步走向了物理界高處，所謂伯樂識千里馬也就是這般了。

在這篇論文當(dāng)中，運動物體的長度會收縮是被明確表示出來的，但為了區(qū)別于一句話科普介紹，我們現(xiàn)在必須得介紹這個尺縮效應(yīng)到底是怎么一回事。

原則上來講，一切狹義相對論的仔細(xì)講解，必須涉及洛倫茲變換，這是各種推論（除了尺縮效應(yīng)，還有鐘慢效應(yīng)、質(zhì)能方程等等）的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，而洛倫茲變換實際上是一組數(shù)學(xué)方程，如果放到科普文中進(jìn)行介紹，想必也沒人會仔細(xì)看，所以我就不浪費時間了，因此大家只需記住洛倫茲變換是涉及慣性系之間時間、空間等物理量的變換公式即可。（畢竟狹義相對論的顛覆性就體現(xiàn)在它否定了經(jīng)典時空觀）

既然是慣性系之間，那么至少需要關(guān)系到兩個慣性系，我們才可以談?wù)摮呖s效應(yīng)。

因此我們設(shè)計這樣一個物理場景：

首先我們知道地面可以作為一個很好的慣性系，那么再假設(shè)地面上有一個沿直線勻速移動的小車，就有了第二個慣性系，并且我們在小車的車頂上粘上一把數(shù)米長的直尺（比方說兩米），那么試問這把尺的長度在地面觀察者的角度下有多長？在小車內(nèi)部的觀察者角度下又有多長？

請注意剛才那兩個問句的用詞，通常情況下這兩個問句應(yīng)該是這樣問的：“直尺的長度在地面觀察者看來是多長？。。?！保矣谩澳衬辰嵌认隆贝媪恕翱磥怼币辉~，這樣一來意思就變了，為什么呢？

我們知道，所謂“看來”，它必須涉及到事件之間的信息傳遞過程，比如我看見遠(yuǎn)處的霓虹燈亮了，實際上這里存在一個時間差，首先是霓虹燈亮，然后是燈光傳播到你的眼睛里，最后你才能知道霓虹燈亮了。

因此這也意味著咱們看到的事物都是不及時的，但這與尺縮效應(yīng)又有什么關(guān)系呢？可能有朋友會說，如果尺縮效應(yīng)是指物體本身真的發(fā)生了收縮，那么即便是不及時的，那也不會對觀察有什么影響??？變短了就是變短了。

終于說到關(guān)鍵點了，上面那段疑問本身是沒有錯的，一個物體要是真的變短了，那么不管怎么看都是短的，但狹義相對論卻從沒說過物體本身會收縮這句話。

回到此前那個物理場景中去，狹義相對論是這樣描述直尺變化的：“在地面慣性系下，由于直尺運動，因此直尺的長度收縮了?！闭堊⒁庖稽c，一定要有在地面慣性系這個前提，直尺收縮只是建立在地面慣性系上成立的（或者說在地面參考系內(nèi)，直尺變短了）。

這句話的意思很明顯，告訴我們直尺的變短僅僅是一方的觀點，只是地面觀察者認(rèn)為直尺變短了，那么小車觀察者又是怎么看的呢？

答案很明確，在小車慣性系下，由于直尺并沒有運動，一直保持靜止?fàn)顟B(tài)，因此直尺的各項屬性都沒有發(fā)生變化，自然包括長度這一屬性。

并且要記住因為小車與直尺不存在相對運動，因此小車參考系內(nèi)得到的一切關(guān)于直尺的結(jié)論都代表了直尺本身的狀態(tài)。也就是小車觀察者的觀點代表了直尺本身，可能這一點的重要性在尺縮效應(yīng)里，似乎并沒有顯示出多大的重要性，但在鐘慢效應(yīng)中則特別重要。

現(xiàn)在我們知道了直尺的收縮并不是指直尺本身的收縮，而是相對于某個慣性系而言才成立的，既然不是本身的收縮，那么這里說某個慣性系下的收縮，到底是指何種途徑下的結(jié)果呢？

對此有兩種可能的途徑，一種是測量途徑，還有一種是視覺途徑。

那么何為測量途徑呢？很簡單，物體在空間上是占據(jù)著一定位置的，由于物體體積不為零，因此空間占位是有很多點構(gòu)成的，而我們需要知道某一時刻各點的位置，之后就能得到測量結(jié)果，比如長度。

那么何為視覺途徑呢？這就更簡單了，一句話：用眼睛看，通過經(jīng)驗或者參考物來判斷，物體的長度是否發(fā)生了變化。

實際上從本質(zhì)上來講，視覺途徑也是一種測量途徑，但剛才我們說了，視覺途徑是不及時的，因此這種測量方式的變數(shù)很多，給不了定性結(jié)論。

因此我們現(xiàn)在說的尺縮效應(yīng)是指測量途徑的結(jié)果而不是視覺結(jié)果。

那么這種測量途徑具體是怎么回事呢？

日常生活中我們知道，如果想知道一個物體的長度，我們可能會拿個卷尺去拉一下，但這是建立在物體體積恒定的情況下，如果一個物體正在膨脹，那么你會怎么表達(dá)它的長度呢？你會這么說：這個物體在某一時刻時，它的長度是多少多少。（可能有些厲害的朋友還能建立一個體積同時間的方程，但著并不影響剛才表達(dá)的正確性）

請注意“某一時刻”這四個字，稍加思索，我們便可以將其轉(zhuǎn)述為“同一時刻”，因此它要表達(dá)的意思正是如此，在同一時刻知道物體各點的空間位置后，就能知道長度了。而測量的精髓就是這個“同一時刻”的把握。

比如說在一個有限空間內(nèi)部（空間大小已知），各點都布滿了觀測者，他們各自都拿著一個統(tǒng)一時刻的鐘表，那么一個運動物體的長度就可以輕松被測量出來了。

說到這，相信不少朋友已經(jīng)注意到一點，剛才提到了“同一時刻”，莫不是接下來就要說“同時的相對性”？正是如此，由于同時的相對性，物體的長度在不同參考系內(nèi)的測量結(jié)果就會產(chǎn)生差異，這正是尺縮效應(yīng)的本質(zhì)所在。當(dāng)然了，說是本質(zhì)，但終不過是狹義相對論兩大原理的衍生而已，如果有機(jī)會，大家可以找一本教材看看，不但能理解科普語句的嚴(yán)格含義，還能通過數(shù)學(xué)演算心服口服。

不過此篇文章還有一點沒有提，那就是一直沒有被重點關(guān)心的“視覺途徑”，那就是尺縮效應(yīng)可以被人直觀的看到嗎？這一疑惑將在下篇文章給出解答。