
【化】 proper length
be indigenous to; inhere
【電】 natural
in length; length
【化】 length
【醫】 L.; length
固有長度(Proper Length)是物理學中描述物體在其靜止參考系下測得的空間延展度量的基本概念。根據狹義相對論,該定義排除了觀測者相對運動導緻的尺縮效應,代表了物體在不受外部時空坐标影響時的本征屬性。
在經典力學框架中,固有長度對應牛頓絕對空間觀下的物體真實尺寸,例如《物理學大辭典》将其定義為“物體相對于觀測者靜止時,使用标準測量工具獲得的幾何延伸量”。此時測量結果不受參考系變換影響,符合日常經驗認知。
愛因斯坦在1905年《論動體的電動力學》中首次明确該概念的相對論意義:當物體與觀測者存在相對運動時,其測量長度會遵循洛倫茲變換公式縮短,數學表達為: $$ L = L_0 sqrt{1 - v/c} $$ 其中$L_0$表示固有長度,$v$為相對速度,$c$為光速。這揭示了時空測量的相對性本質。
現代量子場論延伸了該概念的應用範疇,例如弦理論中将基本弦的固有長度與振動模式能量相關聯。歐洲核子研究中心(CERN)的實驗數據顯示,高能粒子碰撞中産生的次原子粒子其固有長度測量精度已達$10^{-19}$米量級。
該術語在權威詞典中的對應英文翻譯存在細微差異:《牛津物理詞典》使用"intrinsic length"強調其本征屬性,而《韋氏科技術語詞典》采用"rest length"突出參考系關聯性,這種差異反映了不同學術流派對概念本質的解讀側重。
固有長度是相對論中的核心概念,指物體在相對于其靜止的參考系中測得的長度,具有以下特點:
定義與測量條件
固有長度是物體在自身靜止的參考系中的長度,此時物體與參考系無相對運動。例如,靜止在地面的尺子,其地面參考系測得的是固有長度;若汽車與尺子同步靜止,則汽車參考系測得的也是固有長度。
物理特性
實際應用中的判斷
若題目中出現多個運動參考系,需明确物體相對于哪個參考系靜止。例如,若尺子在地面靜止而汽車運動,則地面測得的為固有長度;若尺子在汽車内靜止,則汽車參考系測得的為固有長度。
與相對論的關系
固有長度的概念體現了狹義相對論的時空觀:長度測量結果依賴于觀察者的運動狀态,隻有固有長度是絕對的,其他觀測結果均為相對值。
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