「ニュートン力学の4元化」では,質量は慣性系に依らないとされる。
速度の4元化は既に成った。
そこで,つぎが運動量の4元化の候補になる:
\[
{\bf P} = m \,{\bf u}
\]
\( \bf P \) は,慣性系に依らない──ローレンツ変換で不変であることがわかる。
よって,これを運動量の4元化とする。
\( \bf P \) を成分で表すと,つぎのようになる:
慣性系Sで
\[
{\bf u} = \left(
\frac{c}{ \sqrt{1 - \frac{| {\bf v} |^2}{c^2}} } ,\,
\frac{v_x}{ \sqrt{1 - \frac{| {\bf v} |^2}{c^2}} } ,\,
\frac{v_y}{ \sqrt{1 - \frac{| {\bf v} |^2}{c^2}} } ,\,
\frac{v_z}{ \sqrt{1 - \frac{| {\bf v} |^2}{c^2}} }
\right) \\
\]
であるとき:
\[
{\bf P} = \left(
\frac{m\,c}{ \sqrt{1 - \frac{| {\bf v} |^2}{c^2}} } ,\,
\frac{m\,v_x}{ \sqrt{1 - \frac{| {\bf v} |^2}{c^2}} } ,\,
\frac{m\,v_y}{ \sqrt{1 - \frac{| {\bf v} |^2}{c^2}} } ,\,
\frac{m\,v_z}{ \sqrt{1 - \frac{| {\bf v} |^2}{c^2}} }
\right)
\]
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