Kontraksi panjang mengacu pada fenomena di mana suatu objek dianggap lebih pendek sepanjang dimensi gerakannya oleh seorang pengamat ketika objek tersebut bergerak relatif terhadap pengamat itu. Ini juga disebut kontraksi Lorentz atau kontraksi Lorentz-Fitzgerald, setelah fisikawan Hendrik Lorentz dan George Fitzgerald. Semakin cepat suatu benda bergerak relatif terhadap pengamat, semakin besar ia akan berkontraksi dari sudut pandang pengamat. Efek ini sangat kecil sehingga dapat diabaikan pada kecepatan yang mungkin ditemui manusia dalam kehidupan sehari-hari, tetapi pada objek yang bergerak dengan kecepatan cahaya yang cukup besar, efek ini menjadi lebih terlihat.
Fenomena kontraksi panjang adalah konsekuensi dari relativitas khusus. Menurut teori relativitas, kecepatan cahaya dalam ruang hampa (sekitar 300,000 kilometer, atau 186,000 mil, per detik), atau c, selalu konstan untuk semua pengamat. Secara berlawanan, hal ini tetap berlaku untuk cahaya yang dipancarkan dari sumber yang bergerak dari perspektif pengamat.
Misalkan sebuah objek diluncurkan dalam arah perjalanan dari pesawat ruang angkasa yang bergerak dengan kecepatan 5 kilometer per detik (KPS) relatif terhadap Bumi, mendorongnya menjauh dari kapal dengan kecepatan 1 KPS. Pengamat di kapal akan melihatnya bergerak dengan kecepatan 1 KPS, sedangkan pengamat di Bumi akan melihatnya bergerak dengan kecepatan 6 KPS. Jika lampu eksternal di kapal dinyalakan, pengamat di kapal akan mendeteksi cahaya yang bergerak menjauh dari kapal di c, tetapi pengamat di Bumi juga akan merasakan cahaya yang bergerak di c, bukan c ditambah kecepatan kapal. .
Hasilnya adalah momen yang tepat di mana cahaya kapal mencapai lokasi tertentu akan bervariasi untuk pengamat yang berbeda tergantung pada kecepatan mereka relatif terhadap pesawat ruang angkasa. Akibatnya, mereka akan tidak setuju tentang peristiwa lain apa yang terjadi pada saat yang sama. Ini disebut relativitas simultanitas.
Bagaimana hal ini berkaitan dengan panjang objek yang terdeteksi biasanya dijelaskan dalam eksperimen pikiran berikut. Bayangkan deretan jam yang sinkron, di mana setiap jam dapat mengukur kapan ujung kiri dan kanan benda bergerak lewat di depannya. Setelah sebuah benda bergerak melewati deretan jam, seorang pengamat dapat menentukan panjangnya dengan menghitung jarak yang harus ditempuh dua jam dari satu sama lain agar ujung kanan benda mencapai satu jam pada saat yang sama ujung kiri mencapai jam kedua jam.
Dua pengamat yang berbagi kerangka acuan akan menyepakati panjangnya. Karena pengukuran didasarkan pada peristiwa yang terjadi secara bersamaan, bagaimanapun, pengamat yang bergerak relatif terhadap satu sama lain tidak akan setuju pada panjangnya. Semakin besar kecepatan pengamat relatif terhadap jam, semakin besar perbedaan pengukurannya dengan pengamat yang diam relatif terhadapnya.
Efek kontraksi panjang tumbuh pada kecepatan yang lebih tinggi. Sebuah objek yang bergerak 0.05c (5 persen dari kecepatan cahaya), sekitar 14,990 kilometer (9,314 mil) per detik, akan tampak sangat sedikit dipersingkat bagi pengamat yang diam — sekitar 99.87 persen dari panjangnya saat diam jika berorientasi paralel terhadap garis pergerakannya. Panjang yang dilihat oleh pengamat menyusut menjadi 97.79 persen dari panjangnya saat diam pada 0.2c, 91.65 persen pada 0.4c, dan 71.41 persen pada 0.7c. Pada 0.9c panjang objek yang terdeteksi berkurang menjadi 43.58 persen, dan pada 0.999c ia menyusut menjadi hanya 4.47 persen. Mendekati c kontraksi tumbuh lebih ekstrim, meskipun panjangnya tidak pernah menyusut ke nol.
Jika ada seorang pengamat yang bepergian dengan objek, pengamat ini tidak menganggap objek tersebut berkontraksi karena, dari sudut pandangnya, kecepatan relatif objek adalah nol. Dalam kerangka acuan pengamat itu, objek itu diam sementara bagian alam semesta lainnya bergerak relatif terhadap pengamat, dan dari sudut pandang pengamat itu, bagian alam semesta lainnyalah yang berkontraksi.
Perubahan panjang terukur dari suatu objek yang mengalami kontraksi panjang berbeda dari bagaimana objek tersebut akan benar-benar muncul secara visual, seperti yang terlihat oleh mata manusia atau kamera, karena objek yang bergerak cukup cepat untuk menghasilkan kontraksi panjang yang nyata bergerak dengan persentase yang signifikan dari kecepatan cahayanya sendiri. Pada kecepatan seperti itu, foton yang dipancarkan dari berbagai bagian objek pada saat yang sama akan mencapai pengamat pada waktu yang cukup berbeda, mendistorsi tampilan visual objek. Dengan demikian, sebuah objek yang bergerak ke arah pengamat dengan kecepatan tinggi akan terdistorsi sehingga sebenarnya tampak lebih panjang untuk inspeksi visual meskipun panjangnya menyusut. Sebuah objek yang bergerak menjauh dari pengamat akan terlihat lebih pendek karena efek jeda waktu yang sama, di atas kontraksi panjang yang sebenarnya, dan sebuah objek yang melewati pengamat akan tampak miring atau diputar.