Koko luentomoniste - FMI
Koko luentomoniste - FMI
Koko luentomoniste - FMI
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
170LUKU 14. ELEKTRODYNAMIIKKA JA SUHTEELLISUUSTEORIA<br />
Valon nopeus on rajanopeus, jolla vain massaton hiukkanen voi edetä.<br />
Sitä ei voi saavuttaa laskemalla yhteen nopeuksia, jotka ovat alle valon<br />
nopeuden, eli esimerkiksi tekemällä kaksi Lorentz-muunnosta peräkkäin.<br />
Yhtälöt (14.2) kuvaavat muunnosta koordinaatistoon K ′ , joka liikkuu nopeudella<br />
v koordinaatiston K suhteen. Liikkukoon sitten koordinaatisto K ′′<br />
nopeudella v ′ koordinaatiston K ′ suhteen, jolloin<br />
x ′′ =<br />
y ′′ = y ′<br />
1<br />
√<br />
1 − v ′2 /c 2 (x′ − v ′ t ′ )<br />
z ′′ = z ′ (14.21)<br />
t ′′ =<br />
( )<br />
1<br />
√ t ′ − v′<br />
1 − v ′2 /c 2 c 2 x′<br />
Sijoittamalla tähän systeemin K ′ (yhdellä pilkulla merkityt) koordinaatit<br />
muunnoksen (14.2) mukaisesti saadaan yhdistetty muunnos<br />
missä<br />
x ′′ =<br />
y ′′ = y<br />
1<br />
√ (x − wt)<br />
1 − w 2 /c2 z ′′ = z (14.22)<br />
(<br />
t ′′ 1<br />
= √ t − w )<br />
1 − w 2 /c 2 c 2 x<br />
w = v + v′<br />
1 + vv ′ /c 2 (14.23)<br />
Tämä on nopeuksien yhteenlaskukaava. Olivatpa v ja v ′ kuinka lähellä<br />
valon nopeutta tahansa, niiden summa jää kuitenkin alle valon nopeuden.<br />
Tämä on itse asiassa seuraus siitä, että Lorentzin muunnokset muodostavat<br />
matemaattisesti ryhmän. Yhdistämällä kaksi muunnosta saadaan uusi Lorentzin<br />
muunnos, tässä tapauksessa koordinaatistosta K koordinaatistoon<br />
K ′′ , joiden suhteellinen nopeus on w.<br />
Suppea suhteellisuusperiaate voidaan ilmaista sanomalla, että kaikki<br />
Lorentzin muunnosten yhdistämät inertiaalijärjestelmät ovat samanarvoisia<br />
kaikkien fysikaalisten tapahtumien kuvailussa. Tämä jättää kiihtyvät<br />
koordinaatistot tarkastelun ulkopuolelle. Tarkastellaan seuraavaksi lyhyesti<br />
tavallista massapistemekaniikkaa suhteellisuusperiaatteen valossa.<br />
Kutsutaan massapisteen (hiukkasen) liikerataa neliavaruudessa sen maailmanviivaksi<br />
ja merkitään sen koordinaatteja x µ . Differentiaalit dx µ määrittävät<br />
hiukkasen differentiaalisen siirtymän pitkin maailmanviivaa. Muodostetaan<br />
sitten Lorentz-invariantti skalaarisuure<br />
ds 2 = g µν dx µ dx ν (14.24)
Change language