20. Gordon Liu, A new approach to special relativity

\$25.00 each

Volume 27: Pages 173-182, 2014

A new approach to special relativity

Gordon Liua)

Copernicus Institute for Physics and Astronomy, 1472 Mayors Manor, Oakville, Ontario L6M 3B1, Canada

The success of special relativity (SR) comes from the requirement of Lorentz covariance to all physical equations. The explanation with regard to the Lorentz covariance is based on two hypotheses, namely the principle of special relativity and the constancy of the speed of light. However, the statements of the principle of special relativity are various and confusing. The covariance of physical equations and the equality of inertial frames of reference are mixed up. The equality of inertial frames of reference is obvious, but the covariance of the physical equations is a more advanced requirement. Additionally, the way that the propagation property of light is placed in a central position of SR has caused people misunderstandings towards space–time, and also there is a logical circularity between the measurement of speed of light and the synchronization of clocks. These have obstructed to correctly extend the theory of space–time from an inertial frame of reference to a noninertial frame of reference. These are the main reasons why many people criticize SR. In present paper, the two hypotheses have been discussed in detail and a new requirement to the equations of Physics has been proposed. The requirement is the Requirement of Special Completeness, namely, the physical equations used to describe the dynamics of matter and/or fields should include the descriptions that not only the matter and/or fields are at rest relative to an inertial frame of reference, but also they move relative to this frame. Basing on this requirement and the equality of the inertial frames of reference, we can approach to SR. Thereby the theory of Lorentz covariance has a clear and solid foundation. The constancy of the speed of light is just a deduction, not a premise. The Lorentz covariance is just a characteristic of the Special Complete equations. Maxwell equations automatically satisfy the Lorentz transformations without any modification, while Newton law of gravity does not, because Newton law of gravity is not Special Complete and Maxwell equations are. The new approach has paved a road leading towards the generalizing of the theory of space-time from the inertial frame of reference to noninertial frame of reference without considering gravitation.

Le succès de la relativité restreinte (RR) provient de l'exigence de la covariance de Lorentz pour toutes les équations physiques. L'explication en ce qui concerne la covariance de Lorentz est fondée sur deux hypothèses, à savoir le principe de la relativité et la constance de la vitesse de la lumière. Cependant, les déclarations de principe de la relativité restreinte sont diverses et confuses. La covariance des équations physiques et l'égalité des référentiels inertiels sont mélangées. L'égalité des référentiels inertiels est évidente, mais la covariance des équations physiques est une exigence plus avancée. En outre, la propriété de propagation de la lumière dans une position centrale dans la RR a causé des malentendus vers l'espace-temps, et il y a aussi une circularité logique entre la mesure de la vitesse de la lumière et la synchronisation des horloges. Celles-ci ont obstrué d'étendre correctement la théorie de l'espace-temps à partir d'un référentiel inertiel à un référentiel non-inertiel. Ce sont les principales raisons pour lesquelles beaucoup de gens critiquent la RR. Dans cet article, les deux hypothèses sont examinées en détail et une nouvelle exigence pour les équations de la physique est proposée. L'exigence est l'Exigence d’Exhaustivité Spécial, à savoir, les équations physiques utilisées pour décrire la dynamique de la matière et/ou les champs devraient inclure les descriptions que non seulement la matière et/ou les champs sont au repos par rapport à un référentiel inertiel, mais aussi ils se déplacent par rapport à ce référentiel. En appuyant sur cette exigence et l'égalité des référentiels inertiels, nous pouvons nous approcher à la RR. Ainsi, la théorie de Lorentz covariance a une base claire et solide. La constance de la vitesse de la lumière est seulement une déduction, pas une prémisse. La covariance de Lorentz est juste une caractéristique des équations Spéciales Complètes. Les équations de Maxwell satisfont automatiquement les transformations de Lorentz sans aucune modification, tandis que la Loi de Newton sur la gravité ne le fait pas, parce que les équations de cette loi ne sont pas Spéciales Complètes mais celles de Maxwell les sont. La nouvelle approche a ouvert une route menant vers la généralisation de la théorie de l'espace-temps du cadre de référence inertiel à un cadre non inertiel sans tenir compte de la gravitation.

Keywords: Special Relativity; Principle of Relativity; Completeness; Constancy of the Speed of Light; Lorentz Transformations; Covariance; Minkowski Space-time

Received: April 9, 2013; Accepted: February 12, 2014; Published Online: March 7, 2014

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