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Fixes to formulae in chapters 25 and 26.
authorFrancis Russell <francis@unchartedbackwaters.co.uk>
Thu, 1 Dec 2011 02:52:12 +0000 (02:52 +0000)
committerFrancis Russell <francis@unchartedbackwaters.co.uk>
Thu, 1 Dec 2011 02:52:12 +0000 (02:52 +0000)
Some of the formulae were broken in the Project Gutenberg LaTeX, so
comparing these against a physical copy of the book is now required.

relat10.tex

index 1462a0353c664fca907a06c3a936d2bb3836363c..57c5bc7a76c6075aab164c657916f40ec448d174 100644 (file)
@@ -2615,7 +2615,7 @@ indicate the distance (line-interval) between $P$ and $P_1$, as measured
 with a little rod, by means of the very small number $ds$. Then
 according to Gauss we have
 
-                $$ds_2 = g_{11}du^2 + 2g_{12}dudv = g_{22}dv^2$$
+                $${ds}^2 = g_{11}{du}^2 + 2g_{12}dudv = g_{22}{dv}^2$$
 
 \noindent where $g_{11}, g_{12}, g_{22}$, are magnitudes which depend in a perfectly
 definite way on $u$ and $v$. The magnitudes $g_{11}$, $g_{12}$ and $g_{22}$,
@@ -2626,7 +2626,7 @@ continuum with reference to the measuring-rods, but only in this case,
 it is possible to draw the $u$-curves and $v$-curves and to attach numbers
 to them, in such a manner, that we simply have:
 
-                           $$ds^2 = du^2 + dv^2$$
+                           $${ds}^2 = {du}^2 + {dv}^2$$
 
 
 Under these conditions, the $u$-curves and $v$-curves are straight lines
@@ -2648,19 +2648,19 @@ distance $ds$ is associated with the adjacent points $P$ and $P_1$, this
 distance being measurable and well defined from a physical point of
 view, then the following formula holds:
 
-$$ds^2 = g_{11}dx_1^2 + 2g_{12}dx_1dx_2 . . . . g_{44}dx_4^2$$
+$${ds}^2 = g_{11}{dx_1}^2 + 2g_{12}dx_1dx_2 . . . . g_{44}{dx_4}^2$$
 
 \noindent where the magnitudes $g_{11}$, etc., have values which vary with the
 position in the continuum. Only when the continuum is a Euclidean one
 is it possible to associate the co-ordinates $x_1 \ldots x_4$. with the
 points of the continuum so that we have simply
 
-$$ds2 = dx_1^2 + dx_2^2 + dx_3^2 + dx_4^2$$
+$$ds^2 = {dx_1}^2 + {dx_2}^2 + {dx_3}^2 + {dx_4}^2$$
 
 In this case relations hold in the four-dimensional continuum which
 are analogous to those holding in our three-dimensional measurements.
 
-However, the Gauss treatment for $ds^2$ which we have given above is not
+However, the Gauss treatment for ${ds}^2$ which we have given above is not
 always possible. It is only possible when sufficiently small regions
 of the continuum under consideration may be regarded as Euclidean
 continua. For example, this obviously holds in the case of the marble
@@ -2698,8 +2698,8 @@ Minkowski, which was only vaguely indicated in Section 17. In
 accordance with the special theory of relativity, certain co-ordinate
 systems are given preference for the description of the
 four-dimensional, space-time continuum. We called these ``Galileian
-co-ordinate systems." For these systems, the four co-ordinates $x, y,
-z, t$, which determine an event or---in other words, a point of the
+co-ordinate systems." For these systems, the four co-ordinates $x$, $y$,
+$z$, $t$, which determine an event or---in other words, a point of the
 four-dimensional continuum---are defined physically in a simple
 manner, as set forth in detail in the first part of this book. For the
 transition from one Galileian system to another, which is moving
@@ -2714,24 +2714,24 @@ Minkowski found that the Lorentz transformations satisfy the following
 simple conditions. Let us consider two neighbouring events, the
 relative position of which in the four-dimensional continuum is given
 with respect to a Galileian reference-body $K$ by the space co-ordinate
-differences $dx, dy, dz$ and the time-difference $dt$. With reference to a
+differences $dx$, $dy$, $dz$ and the time-difference $dt$. With reference to a
 second Galileian system we shall suppose that the corresponding
-differences for these two events are $dx', dy', dz', dt'$. Then these
+differences for these two events are $dx'$, $dy'$, $dz'$, $dt'$. Then these
 magnitudes always fulfil the condition\footnotemark.
 
-     $$dx^2 + dy^2 + dz^2 - c^2dt^2 = dx' 2 + dy' 2 + dz' 2 - c^2dt'^2$$
+     $${dx}^2 + {dy}^2 + {dz}^2 - c^2{dt}^2 = {dx'}^2 + {dy'}^2 + {dz'}^2 - c^2{dt'}^2$$
 
 The validity of the Lorentz transformation follows from this
 condition. We can express this as follows: The magnitude
 
-                   $$ds^2 = dx^2 + dy^2 + dz^2 - c^2dt^2$$
+                   $${ds}^2 = {dx}^2 + {dy}^2 + {dz}^2 - c^2{dt}^2$$
 
 \noindent which belongs to two adjacent points of the four-dimensional
 space-time continuum, has the same value for all selected (Galileian)
-reference-bodies. If we replace $x, y, z$, $\sqrt{-I} \cdot ct$ , by $x_1,
-x_2, x_3, x_4$, we also obtaill the result that
+reference-bodies. If we replace $x$, $y$, $z$, $\sqrt{-I} \cdot ct$ , by $x_1$,
+$x_2$, $x_3$, $x_4$, we also obtaill the result that
 
-             $$ds^2 = dx_1^2 + dx_2^2 + dx_3^2 + dx_4^2$$
+             $${ds}^2 = {dx_1}^2 + {dx_2}^2 + {dx_3}^2 + {dx_4}^2$$
 
 \noindent is independent of the choice of the body of reference. We call the
 magnitude ds the ``distance'' apart of the two events or
@@ -2788,23 +2788,23 @@ essence of the difficulty with which we were confronted in Section
 But the considerations of Sections 25 and 26 show us the way to
 surmount this difficulty. We refer the four-dimensional space-time
 continuum in an arbitrary manner to Gauss co-ordinates. We assign to
-every point of the continuum (event) four numbers, $x_1, x_2, x_3,
-x_4$ (co-ordinates), which have not the least direct physical
+every point of the continuum (event) four numbers, $x_1$, $x_2$, $x_3$,
+$x_4$ (co-ordinates), which have not the least direct physical
 significance, but only serve the purpose of numbering the points of
 the continuum in a definite but arbitrary manner. This arrangement
-does not even need to be of such a kind that we must regard $x_1,
-x_2, x_3$, as ``space" co-ordinates and $x_4$, as a ``time'' 
+does not even need to be of such a kind that we must regard $x_1$,
+$x_2$, $x_3$, as ``space" co-ordinates and $x_4$, as a ``time'' 
 co-ordinate.
 
 The reader may think that such a description of the world would be
 quite inadequate. What does it mean to assign to an event the
-particular co-ordinates $x_1, x_2, x_3, x_4$, if in themselves these
+particular co-ordinates $x_1$, $x_2$, $x_3$, $x_4$, if in themselves these
 co-ordinates have no significance? More careful consideration shows,
 however, that this anxiety is unfounded. Let us consider, for
 instance, a material point with any kind of motion. If this point had
 only a momentary existence without duration, then it would to
-described in space-time by a single system of values $x_1, x_2, x_3,
-x_4$. Thus its permanent existence must be characterised by an
+described in space-time by a single system of values $x_1$, $x_2$, $x_3$,
+$x_4$. Thus its permanent existence must be characterised by an
 infinitely large number of such systems of values, the co-ordinate
 values of which are so close together as to give continuity;
 corresponding to the material point, we thus have a (uni-dimensional)
@@ -2814,8 +2814,8 @@ statements having regard to these points which can claim a physical
 existence are in reality the statements about their encounters. In our
 mathematical treatment, such an encounter is expressed in the fact
 that the two lines which represent the motions of the points in
-question have a particular system of co-ordinate values, $x_1, x_2,
-x_3, x_4$, in common. After mature consideration the reader will
+question have a particular system of co-ordinate values, $x_1$, $x_2$,
+$x_3$, $x_4$, in common. After mature consideration the reader will
 doubtless admit that in reality such encounters constitute the only
 actual evidence of a time-space nature with which we meet in physical
 statements.
@@ -2834,7 +2834,7 @@ The following statements hold generally: Every physical description
 resolves itself into a number of statements, each of which refers to
 the space-time coincidence of two events A and B. In terms of Gaussian
 co-ordinates, every such statement is expressed by the agreement of
-their four co-ordinates $x_1, x_2, x_3, x_4$. Thus in reality, the
+their four co-ordinates $x_1$, $x_2$, $x_3$, $x_4$. Thus in reality, the
 description of the time-space continuum by means of Gauss co-ordinates
 completely replaces the description with the aid of a body of
 reference, without suffering from the defects of the latter mode of
@@ -2848,7 +2848,7 @@ continuum which has to be represented.
 
 We are now in a position to replace the provisional formulation of
 the general principle of relativity given in Section 18 by an exact
-formulation. The form there used, ``All bodies of reference $K, K^1,$
+formulation. The form there used, ``All bodies of reference $K$, $K^1$,
 etc., are equivalent for the description of natural phenomena
 (formulation of the general laws of nature), whatever may be their
 state of motion," cannot be maintained, because the use of rigid
@@ -2866,11 +2866,11 @@ in the form of the natural extension of the special principle of
 relativity. According to the special theory of relativity, the
 equations which express the general laws of nature pass over into
 equations of the same form when, by making use of the Lorentz
-transformation, we replace the space-time variables $x, y, z, t$, of a
-(Galileian) reference-body $K$ by the space-time variables $x^1, y^1, z^1,
-t^1$, of a new reference-body $K^1$. According to the general theory of
+transformation, we replace the space-time variables $x$, $y$, $z$, $t$, of a
+(Galileian) reference-body $K$ by the space-time variables $x^1$, $y^1$, $z^1$,
+$t^1$, of a new reference-body $K^1$. According to the general theory of
 relativity, on the other hand, by application of arbitrary
-substitutions of the Gauss variables $x_1, x_2, x_3, x_4$, the
+substitutions of the Gauss variables $x_1$, $x_2$, $x_3$, $x_4$, the
 equations must pass over into equations of the same form; for every
 transformation (not only the Lorentz transformation) corresponds to
 the transition of one Gauss co-ordinate system into another.