ローレンツ変換についてもう少し・・・
special relativity3.wxm
c : 真空中の光の速度
v : K系とK'系との相対速度
s = [t, x, y, z] : K系の4次元座標
s' = [t', x', y', z'] : K'系の4次元座標
%o4〜7式にてローレンツ変換を示します(相対性理論 その3の%o44〜47式を参照ください)
ここで,%o4,5式のβはローレンツ因子(Lorentz factor)と呼ばれます(%o8)
ローレンツ変換をs→s'への線形変換Rとして%o10式に示します
v/c << 1 が成り立つとすると,2次の項は無視できるのでβ = 1 と成ります(%o11)
同様にして,線形変換Rを変形した結果を%o13式に示します
よってcに対してvが十分遅い場合,ローレンツ変換はガリレイ変換(Galilean transformation)と等価となります
%o4, 5式について,t→ctと変数を修正し次元を長さに揃えます(%o14, 15)
sについても同様に書き換えます(%o16)
これに対応するRを%o17式に示します(この操作によりRは対称マトリックスとなることが解ります)
(K系における2つの事象間の)4次元座標の差分をdsとしてその成分を%o18式に示します
ここで,世界間隔(interval)ds2を%o19式で定義します
dsをローレンツ変換で変換した結果をds'として%o20式に示します
世界間隔の定義より,ds'2を%o21式に示します
ds2が保存されていることから,ローレンツ変換に対して世界間隔は不変であることが解ります