Czy dylatacja czasu i kontrakcja przestrzeni są "prawdziwe"?

Podobnie jak przy problemie stosunku teorii względności do idei względności ruchu, nieporozumienia są dość popularne również w odniesieniu do jej ważnych konsekwencji, jakimi są efekty relatywistyczne. 

Rzeczywiste skrócenie

Ekstremalnym przypadkiem takiego nieporozumienia jest pogląd, jakoby teoria względności w ogóle nie przewidywała spowolnienia poruszających się zegarów, czy skrócenia poruszających się ciał. Motywacji dla takiej opinii dostarcza ryzykowne, jak zauważyliśmy, skojarzenie tej teorii z ideą względności ruchu. Względność ruchu wydaje się wykluczać jego wpływ na własności poruszających się obiektów. Z drugiej strony, za realne zazwyczaj uważa się charakterystyki niezmiennicze, jakimi są czas własny czy długość własna (spoczynkowa). Tymczasem efektów skrócenia długości ani dylatacji czasu nie sposób wyrazić jako funkcji tych wielkości. Co gorsza, zazwyczaj interpretuje się je jako, odpowiednio, stosunek różnicy współrzędnej przestrzennej do długości własnej lub różnicy współrzędnej czasowej do przyrostu czasu własnego. Tymczasem uważa się, że układ współrzędnych nie jest niczym więcej, niż czysto umownym „ponumerowaniem” punktów czasoprzestrzennych za pomocą liczb rzeczywistych, pozbawionych sensu fizycznego.

To „ponumerowanie” jednak zazwyczaj nie ma charakteru czysto przypadkowego, lecz przeprowadzane jest według jakiejś zasady, dzięki czemu różnice współrzędnych można jednoznacznie powiązać z wynikami pomiarów geometrycznych i chronometrycznych. Abstrahując zresztą od tego, wspomniane efekty nie muszą bynajmniej być rozumiane jako stosunki przyrostów współrzędnych do niezmienników, lecz do ich określenia można wykorzystać, odpowiednio, długości i czasy trwania w pewnym układzie odniesienia.

Znów ta względność równoczesności

W szczególności, jest tak w układach inercjalnych STW, gdzie równoczesność można w naturalny sposób zdefiniować przez relację ortogonalności względem linii reprezentujących spoczynek w takim układzie, czas trwania procesu przez przyrost czasu własnego wzdłuż takiej linii pomiędzy hiperpowierzchniami zdarzeń równoczesnych zawierającymi jego zdarzenie początkowe i końcowe, a długość ciała jako odległość między równoczesnymi położeniami jego końców.

Również przy takim rozstrzygnięciu można próbować piętrzyć trudności. Można np. zauważyć, iż charakterystyk tych na ogół nie da się jednoznacznie zdefiniować W modelach OTW. Tam jednak na efekty związane z ruchem nakładają się skutki grawitacji. Tymczasem wydaje się, iż kwestia sensu efektów relatywistycznych powinno się rozważać raczej w warunkach, gdy występują one w postaci czystej, co ma miejsce jedynie w układzie inercjalnym STW.

Wartości własne vs. relatywistyczne

Inna strategia polega na utożsamieniu „prawdziwej” długości z długością własną a „prawdziwego” czasu trwania z czasem własnym. Skoro zaś tak rozumiane długości i czasy są niezmiennicze, to można wtedy stwierdzić, że teoria względności nie przewiduje żadnego skrócenia ciał w ruchu ani spowolnienia procesów w poruszającej się materii. Łatwo zauważyć, że wniosek ten opiera sie na zabiegu semantycznym, jakim jest wspomniane utożsamienie. Taki zabieg do pewnego stopnia jest uzasadniony. W zasadzie w fizyce nierelatywistycznej nie można było odróżnić np. długości rozumianej jako odległość równoczesnych położeń końców i długości spoczynkowej, określonej w zwykły sposób przez pomiary geometryczne w układzie spoczynkowym ciała, którym w przypadku ciała poruszającego się jest układ współporuszający się z nim. Ponieważ jednak zakładano, że ruch nie wpływa na żadną z tych charakterystyk, które w odniesieniu do ciała spoczywającego się pokrywają, to można było z tego odróżnienia zrezygnować, mówiąc jedynie o dwóch sposobach określania tej samej wielkości, mianowicie długości.