ローレンツ変換と反ローレンツ変換

反ローレンツ変換


(2A)式を満たす1次変換(定係数A-D)

 X=A・X+B・T

 T=C・X+D・T

 A・C=0 B・C+A・D=-1 B・D=0

 ∴ A=0またはC=0

   B=0またはD=0

(i)     B=0 C=0の場合

  A・D=-1 より A=exp(δ) D=exp-δ)とおく。

 

=x+lexp(δ)・X=exp(δ)・{x+l}

=x-l exp-δ)・T=-exp-δ)・{x-l}

 

  ∴ sinh(δ)・x+cosh(δ)・l

    lcosh(δ)・x+sinh(δ)・l

  ここでtanh(δ)=β、√(1-β^2)=1/γ とおくと

  x=γ・{β・x+l}

  l=γ・{x+β・l}

  

x=v・t l=c・tから相対速度を求めると

  v=(β・v+c)/(β+v/c)

  v=0のとき v ±Vより   β =±c/V (V≧c)

                      =1     (V<c)

 

(ii)     A=0 D=0の場合

  B・C=-1 より B=exp(δ) C=exp-δ)とおく。

 

=x+lexp(δ)・T=exp(δ)・{x-l}

=x-l exp-δ)・X=-exp-δ)・{x+l}

 

  ∴ sinh(δ)・x-cosh(δ)・l

    lcosh(δ)・x-sinh(δ)・l

 δ=0のとき、時空反転x=-lとl=xを含む。xの符号を反転させると

    =-sinh(δ)・x+cosh(δ)・l

  ここでtanh(δ)=β、√(1-β^2)=1/γ とおくと

  x=γ・{β・x+l}

  l=γ・{x-β・l}

  

x=v・t l=c・tから相対速度を求めると

  v=(-β・v+c)/(v/c-β)

  v=0のとき v ±Vより   β =±(逆順)c/V (V≧c)

                        =1    (V<c)

運動量PとエネルギーE


・ローレンツ変換の場合

  P=γ・{P+β・E/c}

  E/c=γ・{β・P+E/c}

P=0とE=E0 より

  P=γ・β・E0/c

    E’=γ・E0

    

    P=0の場合 E0=0・c^2 とおくと

        E’=γ・m0・c^2=m・c^2

               =γ・m0

          P’=γ・β・E/c=γ・(V/c)・m0・c =m・V

    (E/c)^2-(P^2=(E0/c)^2 =(m0・c)^2 ≧0

     |/c|≧|P   ∴ c ≧ |V|(等号はm0=0)

    

 

・反ローレンツ変換の場合

  P=γ・{β・P+E/c}

  E/c=γ・{P+β・E/c}

P=0とE=E0 より

  P=γ・E0/c

    E’=γ・β・E0

 

P=0の場合 E0=0・c^2 とおくと

’=γ・β・m0・c^2=m・c^2

               m=γ・β・m0

          P’=γ・E/c=γ・m0・c=m・c/β=m・V

    (E/c)^2-(P^2=-(E0/c)^2 =-(m0・c)^2 ≦0

     |/c|≦|P   ∴ c ≦ |V|(等号はm0=0)

 

補足

・群速度Vgと位相速度Vp

 

(E/c)^2-(P^2  = ±(m0・c)^2 より

 (2・E/c^2)・dE =2・P・dP

 |dE/dP’||(P/E|・c^2

 |g| =|1/Vp|・c^2    ∴|g||p|=^2

 

(i)c ≧ |g|の場合

   (c^2)/|g| ≧c

        Vp ≧c

(ii)c ≦ |g|の場合

   (c^2)/|g| ≦c

        Vp ≦c

相対性原理+交換関係→(1)式

・前提
4元位置演算子 4元運動量演算子
S系 Xμ Pμ
S’系 X'μ P'μ
(μ=0,1-3) X0 >0
・定義
   K=X0+X1
L=X0-X1
M=P0+P1
N=P0-P1

・単位系
h=2・π

・交換関係([P'μ,X'μ]=[Pμ,Xμ])
[P'0,X'0]=[P0,X0]=i
[P'1,X'1]=[P1,X1]=-i
 
    [M',K']=[M,K]=0
 [N',L']=[N,L]=0

・一次変換式(AないしDは定数)
X1’=A・X1+B・X0
X0’=C・X0+D・X1

P1’=A・P1+B・P0
P0’=C・P0+D・P1

・計算
[P'0,X'0]=ⅰ・(C^2-D^2)    ∴ C^2-D^2 =1 
[P'1,X'1]=ⅰ・(B^2-A^2))  ∴ B^2-A^2 =-1 
∵[P0,X1]+[P1,X0]=0
cf)[P0,X1]=-ⅰ・P1・c(光速)/H
 H=√((|P|・c)^2+(m・c^2)^2)
 
[M',K']=-ⅰ・( (A+D)^2-(B+C)^2) )=0
[N',L']=-ⅰ・( (A-D)^2-(B-C)^2) )=0
∴ A・D=B・C

    C^2-D^2 =1  C^2-B^2 =1 
B^2-A^2 =-1      ⇒ D^2-A^2 =-1
A・D=B・C C・D=A・B
cf)
B^2・(1-C^2/D^2)=-1 ∴B^2=D^2
C^2・(1-B^2/A^2)=1  ∴C^2=A^2
A=C=coshθ
B=D=sinhθ
K'L'=(X'0)^2-(X'1)^2
=(C・X0+D・X1)^2-(A・X1+B・X0)^2
=(C^2-B^2)X0^2
  +2・(C・D-A・B)X0X1
+(D^2-A^2)X1^2
= X0^2-X1^2 =KL ・・・(1)式
・結論
 (X'0)^2-(X'1)^2 ≠ -(X0^2-X1^2) 

無名のヒト
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