
【化】 proper length
be indigenous to; inhere
【电】 natural
in length; length
【化】 length
【医】 L.; length
固有长度(Proper Length)是物理学中描述物体在其静止参考系下测得的空间延展度量的基本概念。根据狭义相对论,该定义排除了观测者相对运动导致的尺缩效应,代表了物体在不受外部时空坐标影响时的本征属性。
在经典力学框架中,固有长度对应牛顿绝对空间观下的物体真实尺寸,例如《物理学大辞典》将其定义为“物体相对于观测者静止时,使用标准测量工具获得的几何延伸量”。此时测量结果不受参考系变换影响,符合日常经验认知。
爱因斯坦在1905年《论动体的电动力学》中首次明确该概念的相对论意义:当物体与观测者存在相对运动时,其测量长度会遵循洛伦兹变换公式缩短,数学表达为: $$ L = L_0 sqrt{1 - v/c} $$ 其中$L_0$表示固有长度,$v$为相对速度,$c$为光速。这揭示了时空测量的相对性本质。
现代量子场论延伸了该概念的应用范畴,例如弦理论中将基本弦的固有长度与振动模式能量相关联。欧洲核子研究中心(CERN)的实验数据显示,高能粒子碰撞中产生的次原子粒子其固有长度测量精度已达$10^{-19}$米量级。
该术语在权威词典中的对应英文翻译存在细微差异:《牛津物理词典》使用"intrinsic length"强调其本征属性,而《韦氏科技术语词典》采用"rest length"突出参考系关联性,这种差异反映了不同学术流派对概念本质的解读侧重。
固有长度是相对论中的核心概念,指物体在相对于其静止的参考系中测得的长度,具有以下特点:
定义与测量条件
固有长度是物体在自身静止的参考系中的长度,此时物体与参考系无相对运动。例如,静止在地面的尺子,其地面参考系测得的是固有长度;若汽车与尺子同步静止,则汽车参考系测得的也是固有长度。
物理特性
实际应用中的判断
若题目中出现多个运动参考系,需明确物体相对于哪个参考系静止。例如,若尺子在地面静止而汽车运动,则地面测得的为固有长度;若尺子在汽车内静止,则汽车参考系测得的为固有长度。
与相对论的关系
固有长度的概念体现了狭义相对论的时空观:长度测量结果依赖于观察者的运动状态,只有固有长度是绝对的,其他观测结果均为相对值。
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