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/ ftp.pasteur.org/FAQ/ / ftp-pasteur-org-FAQ.zip / FAQ / physics-faq / criticism / galilean-invariance < prev    next >
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Internet Message Format  |  2004-05-05  |  48.2 KB

  1. Path: senator-bedfellow.mit.edu!dreaderd!not-for-mail
  2. Message-ID: <physics-faq/criticism/galilean-invariance_1083675484@rtfm.mit.edu>
  3. Supersedes: <physics-faq/criticism/galilean-invariance_1082292761@rtfm.mit.edu>
  4. Expires: 2 Jun 2004 12:58:04 GMT
  5. X-Last-Updated: 1999/08/06
  6. Organization: Think Tank Eleatic
  7. Subject: Invariant Galilean Transformations (FAQ) On All Laws
  8. From: Thnktank@concentric.net (Eleaticus)
  9. Followup-To: poster
  10. Approved: news-answers-request@MIT.EDU
  11. Summary: All laws/equations are Galilean invariant when expressed
  12.   in the generalized cartesian coordinates demanded by basic
  13.   analytic geometry, vector algebra, and measurement theory.
  14. Newsgroups: sci.physics,sci.physics.relativity,alt.physics,sci.math,sci.answers,alt.answers,news.answers
  15. X-Disclaimer: approval for *.answers is based on form, not content.
  16. Originator: faqserv@penguin-lust.MIT.EDU
  17. Date: 04 May 2004 13:01:12 GMT
  18. Lines: 1311
  19. NNTP-Posting-Host: penguin-lust.mit.edu
  20. X-Trace: 1083675672 senator-bedfellow.mit.edu 562 18.181.0.29
  21. Xref: senator-bedfellow.mit.edu sci.physics:947419 sci.physics.relativity:407378 alt.physics:393 sci.math:681340 sci.answers:15993 alt.answers:72758 news.answers:270891
  22.  
  23. Disclaimer: approval for *.answers is based on form, not content.
  24.     Opponents of the content should first actually find out what
  25.     it is, then think, then request/submit-to arbitration by the
  26.     appropriate neutral mathematics authorities. Flaming the hard-
  27.     working, selfless, *.answers moderators evidences ignorance
  28.     and despicable netiquette.
  29. Archive-Name: physics-faq/criticism/galilean-invariance
  30. Version: 0.04.03
  31. Posting-frequency: 15 days
  32.  
  33.    Invariant Galilean Transformations (FAQ) On All Laws
  34.      (c) Eleaticus/Oren C. Webster
  35.         Thnktank@concentric.net
  36.  
  37.  
  38. An obvious typo or two corrected.
  39. The Brittanica section revised to less
  40. 'pussy-footing' and to more directly
  41. anticipate the elementary measurement
  42. theory and basic analytic geometry
  43. that is applied to the transformation
  44. concept.
  45.  
  46. ------------------------------
  47.  
  48. Subject: 1. Purpose
  49.  
  50. The purpose of this document is to provide the student of Physics,
  51. especially Relativity and Electromagnetism, the most basic princ-
  52. iples and logic with which to evaluate the historic justification
  53. of Relativity Theory as a necessary alternative to the classical
  54. physics of Newton and Galileo.
  55.  
  56. We will prove that all laws are invariant under the Galilean
  57. transformation, rather than some being non-invariant, after
  58. we show you what that means.
  59.  
  60. We shall also show that another primal requirement that SR
  61. exist is nonsense: Michelson-Morley and Kennedy-Thorndike do
  62. indeed fit Galilean (c+v) physics.
  63.  
  64. ------------------------------
  65.  
  66. Subject: 2. Table of Contents
  67.  
  68.  1. Foreword and Intent
  69.  2. Table of Contents
  70.  3. The Principle of Relativity
  71.  4. The Encyclopedia Brittanica Incompetency.
  72.  5. Transformations on Generalized Coordinate Laws
  73.  6. The data scale degradation absurdity.
  74.  7. The Crackpots' Version of the Transforms.
  75.  8. What does sci.math have to say about x0'=x0-vt?
  76.  9. But Doesn't x.c'=x.c?
  77.        10. But Isn't (x'-x.c')=(x-x.c) Actually Two Transformations?
  78.        11. But Doesn't (x'-x.c+vt) Prove The Transformation Time
  79.     Dependent?
  80.        12. But Isn't (x'-x.c')=(x-x.c) a Tautology?
  81.        13. But Isn't (x'-x.c')=(x-x.c) Almost the Definition of
  82.     a Linear Transform?
  83.        14. But The Transform Won't Work On Time Dependent Equations?
  84.        15. But The Transform Won't Work On Wave Equations?
  85.        16. But Maxwell's Equations Aren't Galilean Invariant?
  86.        17. First and Second Derivative differential equations.
  87.  
  88. ------------------------------
  89.  
  90. Subject: 3. The Principle of Relativity and Transformation
  91.  
  92. If a law is different over there than it is here,
  93. it is not one law, but at least two, and leaves us
  94. in doubt about any third location. This is the
  95. Principle of Relativity:  a natural law must be the
  96. same relative to any location at which a given event
  97. may be perceived or measured, and whether or not the
  98. observer is moving.
  99.  
  100. The idea of location translates to a coordinate
  101. system, largely because any object in motion could
  102. be considered as having a coordinate system origin
  103. moving with it. If you perceive me moving relative
  104. to you - who have your own coordinate system - will
  105. your measurements of my position and velocity fit
  106. the same laws my own, different measurements fit?
  107.  
  108. If a law has the same form in both cases it is
  109. called covariant. If it is identical in form, var-
  110. ables, and output values, it is called invariant.
  111.  
  112. What we're asking is that if the x-coordinate, x,
  113. on one coordinate axis works in an equation, does
  114. the coordinate, x', on some other, parallel axis
  115. work?  Speaking in terms of the axis on which x is
  116. the coordinate, x' is the 'transformed' coordinate.
  117.  
  118. The situation is complicated because we're talking
  119. about coordinates - locations -  but in most mean-
  120. ingful laws/equations, it is lengths/distances (and
  121. time intervals) the equations are about, and x coord-
  122. inates that represent good, ratio scale measures of
  123. distances are only interval scale measures on the x'
  124. axis. [See Table of Contents for discussion of scales.]
  125.  
  126. So, if we have an x-coordinate in one system, then
  127. we can call the x' value that corresponds to the same
  128. point/location the transform of x.
  129.  
  130. In particular, the Principle of Relativity is embodied
  131. in the form of the Galilean transformation, which
  132. relates the original x, y, z, t to x', y', z', t' by
  133. the transform equations x'=x-vt, y'=y, z'=z, t'=t in
  134. the simplified case where attention is focused only
  135. on transforming the x-axis, and not y and z. In the
  136. case of Special Relativity, the x' transform is the
  137. same except that x' is then divided by sqrt(1-(v/c)^2),
  138. and t'=(t-xv/cc)/sqrt(1-(v/c)^2). In either case, v
  139. is the relative velocity of the coordinate systems;
  140. if there is already a v in the equations being trans-
  141. formed use u or some other variable name.
  142.  
  143. ------------------------------
  144.  
  145. Subject: 4. The Encyclopedia Brittanica Incompetency.
  146.  
  147. One example of the traditional fallacious idea
  148. that an equation is not invariant under the galilean
  149. transformation comes from the Encyclopedia Brittanica:
  150.  
  151. "Before Einstein's special theory of relativity
  152. was published in 1905, it was usually assumed
  153. that the time coordinates measured in all inertial
  154. frames were identical and equal to an 'absolute
  155. time'.  Thus,
  156.  
  157.       t = t'.              (97)
  158.  
  159. "The position coordinates x and x' were then
  160. assumed to be related by
  161.  
  162.        x' = x - vt.         (98)
  163.  
  164.  
  165. "The two formulas (97) and (98) are called a
  166. Galilean transformation. The laws of nonrelativ-
  167. istic mechanics take the same form in all frames
  168. related by Galilean transformations.  This is the
  169. restricted,  or Galilean, principle of relativity.
  170.  
  171. "The position of a light wave front speeding from
  172. the origin at time zero should satisfy
  173.  
  174.        x^2 - (ct)^2 = 0          (99)
  175.  
  176. in the frame (t,x) and
  177.  
  178.       (x')^2 - (ct')^2 = 0       (100)
  179.  
  180. in the frame (t',x'). Formula (100) does not
  181. transform into formula (99) using the transform-
  182. ations (97) and (98),  however."
  183. .................................................
  184.  
  185. Besides the trivially correct statement of what the
  186. Galilean 'transform' equations are, there is exactly
  187. one thing they got right.
  188.  
  189. I.   Eq-100 is indeed the correct basis for discussing
  190.      the question of invariance, given that eq-99 is
  191.      the correct 'stationary' (observer S) equation.
  192.      [Let observer M be the 'moving'system observer.]
  193.  
  194.      In particular, eq-100 is of exactly the same
  195.      form [the square of argument one minus the square
  196.      of argument two equals zero (argument three).]
  197.  
  198. II.  It is nonsense to say eq-99 should be derivable from
  199.      eq-100; for one thing, the transforms are TO x' and
  200.      t' from x and t, not the other way around, and the
  201.      idea that either observer's equation should contain
  202.      within itself the terms to simplify or rearrange to
  203.      get to the other is ridiculous. As the transform
  204.      equations say, the relationship of t', x' to t, x
  205.      is based on the relative velocity between the two
  206.      systems, but neither the original (eq-99) equation
  207.      nor the M observer equation is about a relationship
  208.      between coordinate systems or observers. One might
  209.      as well expect the two equations to contain banana
  210.      export/import data; there is no relevancy. The
  211.      'transform' equations are the relationships between
  212.      x' and x, t' and t and have nothing to do with what
  213.      one equation or the other ought to 'say'.  The
  214.      equations' content is the rate at which light emitted
  215.      along the x-axes moves.
  216.  
  217. III. Most remarkable, the True Believer SR crackpots who
  218.      most despise the consequences of measurement theory
  219.      (demonstrable fact) contained in this document are
  220.      those who want to argue against our saying the Britt-
  221.      anica got eq-100 right;
  222.  
  223.      They insist that the correct equation is derived
  224.      directly from x'=x-vt and t'=t. Solve for x=x'+vt
  225.      and replace t with t', then substitute the result
  226.      in eq-99: (x'+vt')^2 - (ct')^2 = 0.
  227.  
  228.      Besides the fact that this results in an equation
  229.      with arguments exactly equal to eq-99, they will
  230.      insist the transform is not invariant.
  231.  
  232. IV.  A major justification they have for their idea of
  233.      the correct M system equation on which to base the
  234.      the discussion of invariance, is that the variables
  235.      are M system variables, never mind the fact that
  236.      the arguments are S system values.
  237.  
  238.      That argument of theirs is arrant nonsense. The
  239.      velocity v that S sees for the M system relative
  240.      to herself is the negative of what the M system
  241.      sees for the S system relative to himself.
  242.  
  243.      In other words, x'+vt' is a mixed frame expression
  244.      and it is x'+(-v)t' that would be strictly M frame
  245.      notation, and that equation is far off base. [Work
  246.      it out for yourself, but make sure you try out an
  247.      S frame negative v so as not to mislead yourself.]
  248.  
  249. V.   In I. we said: "given that eq-99 is the correct
  250.      'stationary' equation. Let's look at it closely:
  251.  
  252.        x^2 - (ct)^2 = 0          (99)
  253.  
  254.      This whole matter is supposed to be about coordinate
  255.      transforms. Is that what t is, just a coordinate?
  256.  
  257.      No. It isn't, in general.  Suppose you and I are both modelling
  258.      the same light event and you are using EST and I'm using PST.
  259.      'Just a time coordinate' is just a clock reading amd your t clock
  260.      reading says the light has been moving three hours longer
  261.      than my clock reading says. Well, that's what the idea that
  262.      t is a coordinate means.
  263.  
  264.      Eq-99 works if and only if t is a time interval, and in
  265.      particular the elapsed time since the light was emitted.
  266.      Thus, that equation works only if we understand just
  267.      what t is, an elapsed time, with emissioon at t=0.
  268.  
  269.      However, we don't have to 'understand' anything if we use
  270.      a more intelligent and insightful form of the equation:
  271.  
  272.      (x)^2 - [ c(t-t.e) ]^2 = 0,
  273.  
  274.      where t.e is anyone's clock reading at the time of light
  275.      emission, and t is any subsequent time on the same clock.
  276.  
  277.      Similarly, x is not just a coordinate, but a distance
  278.      since emission.
  279.  
  280.      (x-x.e)^2 - [ c(t-t.e) ]^2 = 0        (99a)
  281.  
  282. VI.  In the spirit of 'there is exactly one thing
  283.      they got right', the correct M system version
  284.      of eq-99a is eq-100a:
  285.  
  286.      (x'-x.e')^2 - [ c(t'-t.e') ]^2 = 0   (100a)
  287.  
  288.      Every observer in the universe can derive their
  289.      eq-100a from eq-99a and vice versa, not to mention to and
  290.      from every other observer's eq-99a.
  291.  
  292.      Now, THAT's invariance. [You do realize that every
  293.      eq-100a reduces to eq-99a, when you back substitute
  294.      from the transforms, right? t.e'=t.e, x.e'=x.e-vt.]
  295.  
  296. ------------------------------
  297.  
  298. Subject: 5. Transformations on Generalized Coordinate Laws
  299.  
  300. The traditional Gallilean transform is correct:
  301.  
  302.      t'   = t
  303.  
  304.      x'   = x - vt.
  305.  
  306. But remember this: a transform of x doesn't effect
  307. just some values of x, but all of them, whether they
  308. are in the formula or not.  This is important if you
  309. want to do things right. The crackpot position is
  310. strongly against this sci.math verified position, and
  311. the apparently standard coordinate pseudo-transformation
  312. they suggest is perhaps the result. {See Table of
  313. Contents.]
  314.  
  315. Let's use a simple equation: x^2 + y^2 = r^2, which is
  316. the formula for a circle with radius r, centered at a
  317. location where x=0.
  318.  
  319. But what if the circle center isn't at x=0?  Well, we'd
  320. want to use the form analytic geometry, vector algebra,
  321. and elementary measurement theory tells us to use, a form
  322. where we make explicit just where the circle center is,
  323. even if it is at x=x0=0:
  324.  
  325.    (x-x0)^2 + (y-y0)^2 = r^2.
  326.  
  327. The circle center coordinate, x0, is an x-axis coordinate,
  328. just like all the x-values of points on the circle.
  329.  
  330. So, in proper generalized cartesian coordinate forms
  331. of laws/equations we want to transform every occurence
  332. of x and x0 - by whatever name we call it: x.c, x_e,
  333. whatever.
  334.  
  335. So, what is the transformed version of (x-x0)?  Why,
  336. (x'-x0'); both x and x0 are x-coordinates, and every
  337. x-coordinate has a new value on the new axis.
  338.  
  339. So, what is the value of (x'-x0') in terms of the original
  340. x data?
  341.  
  342. >From the transform equations we see that x'=x-vt, which
  343. is also true for x0'=x0-vt:
  344.  
  345.     (x'-x0')=[ (x-vt)-(x0-vt) ]=(x-x0).
  346.  
  347. In other words, when we use the generalized coordinate form
  348. specified by analytic geometry, we find that the value of
  349. (x'-x0') does not depend on either time or velocity in any
  350. way, shape, form, or fashion.
  351.  
  352. Similarly for (y-y0).
  353.  
  354. We can treat time the same way if necessary: (t-t0).
  355.  
  356. The above is a proof that any equation in x,y,z,t is
  357. invariant under the galilean transforms. Just use the
  358. generalized coordinate form, with (x-x0)/etc, in the
  359. transformation process, not the incompetently selected
  360. privileged form, with just x/etc.
  361.  
  362. [The form is "privileged" because it assumes the circle
  363. center, point of emission, whatever, is at the origin of
  364. the axes instead at some less convenient point. After
  365. transform the coordinate(s) of the circle center/origin
  366. are also changed but the privileged form doesn't make
  367. this explicit and screws up the calculations, which
  368. should be based on (x'-x0') but are calculated as (x'-0).]
  369.  
  370. The value of (x'-x0') is the same as (x-x0).  That makes
  371. sense.
  372.  
  373. Draw a circle on a piece of paper, maybe to the right
  374. side of the paper. On a transparent sheet, draw x and y
  375. coordinate axes, plus x to the right, plus y at the top.
  376.  
  377. Place this axis sheet so the y-axis is at the left side
  378. of the circle sheet.
  379.  
  380. Now answer two questions after noting the x-coordinate of
  381. the circle center and then moving the axis sheet to the right:
  382.  
  383. (a) did the circle change in any way because you moved
  384. the axis sheet (ie because you transformed the coordin-
  385. nate axis)?
  386.  
  387. (b) did the coordinate of the circle center change?
  388.  
  389. The circle didn't change [although SR will say it did];
  390. that means that (x'-x0') does indeed equal (x-x0).
  391.  
  392. The coordinate of the circle center did change, and it
  393. changed at the same rate (-vt) as did every point on
  394. the circle.   That means that x0'<>x0, and the fact the
  395. circle center didn't change wrt the circle, means that
  396. the relationship of x0' with x0 is the same as that of
  397. any x' on the circle with the corresponding x: x'=x-vt;
  398. x0'=x0-vt.
  399.  
  400. This is to prepare you for the True Believer crackpots that
  401. say 'constant' coordinates can't be transformed; some even
  402. say they aren't coordinates. These crackpots include some
  403. that brag about how they were childhood geniuses, btw.
  404.  
  405. QED: The galilean transformation for any law on
  406. generalized Cartesian coordinates is invariant under
  407. the Galilean transform.
  408.  
  409. The use of the privileged form explains HOW the transformed
  410. equation can be messed up, the next Subject explains what
  411. the screwed up effect of the transform is, and how use
  412. of the generalized form corrects the screwup.
  413.  
  414. ------------------------------
  415.  
  416. Subject: 6. The data scale degradation absurdity.
  417.  
  418. The SR transforms and the Galilean transforms both
  419. convert good, ratio scale data to inferior interval
  420. scale data. The effect is corrected, allowed for,
  421. when the transforms are conducted on the generalized
  422. coordinate forms specified by analytic geometry and
  423. vector algebra.
  424.  
  425. Both sets of transforms are 'translations' - lateral
  426. movements of an axis, increasing over time in these
  427. cases - but with the SR transform also involving a
  428. rescaling. It is the translation term, -vt in the x
  429. transform to x', and -xv/cc in the t transform to t',
  430. that degrades the ratio scale data to interval scale
  431. data.  In general, rescaling does not effect scale
  432. quality in the size-of-units sense we have here.
  433.  
  434. SR likes to consider its transforms just rotations,
  435. however - in spite of the fact Einstein correctly said
  436. they were 'translations' (movements) - and in the case
  437. of 'good' rotations, ratio scale data quality is indeed
  438. preserved, but SR violates the conditions of good ro-
  439. tations; they are not rigid rotations and they don't
  440. appropriately rescale all the axes that must be rescaled
  441. to preserve compatibility.
  442.  
  443. The proof is in the pudding, and the pudding is the
  444. combination of simple tests of the transformations.
  445. We can tell if the transformed data are ratio scale
  446. or interval.
  447.  
  448. Ratio scale data are like absolute Kelvin. A measure-
  449. ment of zero means there is zero quantity of the
  450. stuff being measured. Ratio scale data support add-
  451. ition, subtraction, multiplication, and division.
  452.  
  453. The test of a ratio scale is that if one measure
  454. looks like twice as much as another, the stuff
  455. being measured is actually twice as much. With
  456. absolute Kelvin, 100 degrees really is twice the
  457. heat as 50 degrees. 200 degrees really is twice
  458. as much as 100.
  459.  
  460. Interval scale data are like relative Celsius, which
  461. is why your science teacher wouldn't let you use it
  462. in gas law problems.  There is only one mathematical
  463. operation interval scales support, and that has to
  464. be between two measures on the same scale: subtraction.
  465.  
  466. 100 degrees relative (household) Celsius is not twice
  467. as much as 50; we have to convert the data to absolute
  468. Kelvin to tell us what the real ratio of temperatures
  469. is.
  470.  
  471. However, whether we use absolute Kelvin or relative
  472. Celsius, the difference in the two temperature readings
  473. is the same: 50 degrees.
  474.  
  475. Thus, if we know the real quantities of the 'stuff'
  476. being measured, we can tell if two measures are on
  477. a ratio scale by seeing if the ratio of the two
  478. measures is the same as the ratio of the known quant-
  479. ities.
  480.  
  481. If a scale passes the ratio test, the interval scale test
  482. is automatically a pass.
  483.  
  484. If the scale fails the ratio test, the interval scale
  485. test becomes the next in line.
  486.  
  487. It isn't just the bare differences on an interval
  488. scale that provides the test, however. Differences
  489. in two interval scale measures are ratio scale, so
  490. it is ratios of two differences that tell the tale.
  491.  
  492. Let's do some testing, and remember as we do that our
  493. concern is for whether or not the data are messed up,
  494. not with 'reasons', excuses, or avoidance.
  495. ------------------------------------------------------
  496.  
  497. Are we going to take a transformed length (difference)
  498. and see whether that length fits ratio or interval scale
  499. definitions?
  500.  
  501. Of course, not. Interval scale data are ratio after
  502. one measure is subtracted from another. That is the
  503. major reason the SR transforms can be used in science.
  504.  
  505. Let there be three rods, A, B, C, of length 10, 20, 40,
  506. respectively.  These lengths are on a known ratio scale,
  507. our original x-axis, with one end of each rod at the
  508. origin, where x=0, and the other end at the coordinate
  509. that tells us the correct lengths.
  510.  
  511. Note that these x-values are ratio scale only because
  512. one end of each rod is at x=0. That may remind you of
  513. the correct way to use a ruler or yard/meter-stick:
  514. put the zero end at one end of the thing you are
  515. measuring. Put the 1.00 mark there instead of the zero,
  516. and you have interval scale measures.
  517.  
  518.  
  519. Let A,B,C,   be 10, 20, 40.
  520. Let a,b,c    be x' at v=.5, t=10.
  521.  
  522. x'=x-vt.
  523.  
  524. A   B   C         a      b      c
  525. ----------------  --------------------
  526. 10  20  40         5     15     35
  527. ----------------  --------------------
  528. B/A = 2           b/a = 3
  529. C/A = 4           c/a = 7
  530. C/B = 2           c/b = 2.333
  531.  
  532.           Obviously, the transformed
  533.           values are no longer ratio
  534.           scale. The effect is less on
  535.           the greater values.
  536.  
  537. C-A = 10          b-a = 10
  538. C-A = 30          c-a = 30
  539. C-B = 20          c-b = 20
  540.  
  541.           Obviously, the transformed
  542.           values are now interval scale.
  543.           This will hold true for any
  544.           value of time or velocity.
  545.  
  546. (C-A)/(B-A) = 3   (c-a)/(b-a) = 3
  547. (C-B)/(B-A) = 2   (c-b)/(b-a) = 2
  548.  
  549.           Obviously, the ratios of the
  550.           differences are ratio scale,
  551.           being identical to the ratios
  552.           of the corresponding original
  553.           - ratio scale - differences.
  554.  
  555. The main difference between these results and the SR
  556. results is that the differences do not correspond so
  557. neatly to the original, ratio scale, differences.
  558.  
  559. This is due only to the rescaling by 1/sqrt(1-(v/c)^2).
  560. The ratios of the differences on the transformed values
  561. do correspond neatly and exactly to the ratio scale
  562. results.
  563.  
  564. Using the generalized coordinate form, such as (x-x0),
  565. the transform produces an interval scale x' and an
  566. interval scale x0'. That gives us a ratio scale (x'-x0'),
  567. just like - and equal to - (x-x0).
  568.  
  569. ------------------------------
  570.  
  571. Subject: 7. The Crackpots' Version of the Transforms.
  572.  
  573. It has become apparent - whether misleading or not -
  574. that the crackpot responses to the obvious derive from
  575. a common source, whether it be bandwagoning or their
  576. SR instructors.
  577.  
  578. Below, in the sci.math subject, we see that all sci.math
  579. respondents agree with the basic "controversial" position
  580. of this faq: every coordinate is transformed, whether a
  581. supposed "constant" or not.
  582.  
  583. Think about it, the generalized coordinate of a circle
  584. center, x0, applies to infinities upon infinities of
  585. circle locations (given y and z, too); it is a constant
  586. only for a given circle, and even then only on a given
  587. coordinate axis.
  588.  
  589. And even "variables" are often held 'constant' during
  590. either integration or differentiation.
  591.  
  592. The utility of a "variable" is that you can discuss all
  593. possible particular values without having to single out
  594. just one.  That utility does not make particular - singled
  595. out - values on the variable's axis not values of the
  596. variable just because they have become named values.
  597.  
  598. In any case, all that is preamble to the incompetent idea
  599. they have proposed for a transform of coordinates. It is
  600. based on the idea that the circle center, point of emission,
  601. whatever, has coordinates that cannot be transformed.
  602.  
  603. Let there be an equation, say (x)^2 - (ict)^2 = 0.
  604.  
  605. What is the transformed version of that equation?
  606.  
  607. Answer: (x')^2 - (ict')^2 = 0.   That's the one thing the
  608. Brittanica got right. Note that the leading crackpot just
  609. criticized this faq for presuming to correct the Britt-
  610. anica, but it then and before poses the incompetent pseudo-
  611. transform we analyze here in this section.
  612.  
  613. x to x' and t to t' are obviously coordinate transforms;
  614. the x and t coordinates have been replaced by the coord-
  615. inates in the primed system.
  616.  
  617. A tranform of an equation from one coordinate system to
  618. another is NOT a substitution of the/a definition of x
  619. for itself; that is not a coordinate transformation.
  620. The most that can said for such a substitution is that
  621. it is a change of variable.
  622.  
  623. But the crackpots are calling this a coordinate trans-
  624. form of the original equation:
  625.  
  626.     (x'+vt)^2 - (ict')^2 = 0.
  627.  
  628. It is not a coordinate transform, of course, except
  629. accidentally. (x'+vt) is not the primed system
  630. coordinate, it is another form/expression of x. They
  631. get that substitution by solving x'=x-vt for x; x=x'+vt.
  632.  
  633. So, by incompetent misnomer, they accomplish what they
  634. have been railing against all along.
  635.  
  636. It has been the generalized coordinate form in question all
  637. this time:
  638.  
  639.     (x-x0)^2 - (ict)^2 = 0.
  640.  
  641. Here they substitute for x instead of transforming to the
  642. primed frame:
  643.  
  644.     (x'+vt-x0)^2 - (ict')^2.
  645.      -----
  646.        ^
  647.        |
  648.        ^
  649.        |
  650. It is still x ^ but see what they have accomplished
  651. by their mis/malfeasance:
  652.  
  653.     [x'+vt-x0]=[x'+(vt-x0)]=[x'-(x0-vt)].
  654.       =[x'-x0']
  655.  
  656. The crackpots have been bragging about how you don't
  657. have to transform the circle center's coordinate to
  658. transform the circle center's coordinate.  Bragging
  659. that what they were doing was not what they said
  660. they were doing.
  661.  
  662. This does give us insight as to some of the crackpot
  663. variations on their x0'<>x0-vt theme, which in all the
  664. variations will be discussed in later sections..
  665.  
  666. They are used to seeing the mixed coordinate form,
  667. (x'+vt-x0) without realizing what it respresented,
  668. so - accompanied with a lack of understanding of
  669. the term 'dependent' - they are used to seeing just
  670. the one vt term, and not the one hidden in the defi-
  671. nition of x' and are used to imagining it makes the
  672. whole expression time dependent and thus not invariant.
  673.  
  674. About which, let x=10, let, x0=20, v=10, and t
  675. variously 10 and 23:
  676.  
  677. (x-x0)=-10.  Using their (x'+vt-x0):
  678.  
  679. For t=10, we have (x'+vt-x0) = [ (10-10*10) + (10*10) - (20) ]
  680.         =      -90     +   100   -  20
  681.         = -10
  682.         = (x-x0)
  683.  
  684. For t=23, we have (x'+vt-x0) = [ (10-10*23) + (10*23) - (20) ]
  685.         =      -220    +   230   -  20
  686.         = -10
  687.         = (x-x0)
  688.  
  689. The result depends in no way on the value of time;
  690. we showed the obvious for a couple of instances of t
  691. just so you can see that the crackpots not only do
  692. not understand the obvious logic of the algebra
  693. { (x'-x0')=[ (-vt)-(x0-vt) ]=(x-x0) } - which shows
  694. that the transform has no possible time term effect -
  695. but they don't understand even a simple arithmetic
  696. demonstration of the facts.
  697.  
  698. Oh. Their (x'+vt-x0) or (x'+vt'-x0) reduces the same
  699. way since t'=t:
  700.  
  701.     (x-vt+vt-x0)=(x-x0).
  702.  
  703. Their process, which says (x'+vt') is the transform
  704. of x, says that (x'+vt') is the moving system location
  705. of x, but it can't be because x is moving further in
  706. the negative direction from the moving viewpoint.
  707.  
  708. That formula will only work out with v<0 which is indeed
  709. the velocity the primed system sees the other moving at.
  710. However, that formula cannot be derived from x'=x-vt,
  711. the formula for transformation of the coordinates from
  712. the unprimed to the primed,
  713.  
  714. ------------------------------
  715.  
  716. Subject: 8. What does sci.math have to say about x0'=x0-vt?
  717.  
  718. The crackpots' positions/arguments were put to sci.math
  719. in such a way that at least two or three who posted re-
  720. sponses thought it was your faq-er who was on the idiot's
  721. side of the questions.
  722.  
  723. Their responses:
  724.  
  725. ----------------------------------------------------------
  726.  
  727. I.   x0' = x0. In other words: x0' <> x0-vt, or "constant
  728.      values on the x-axis are not subject to the transform".
  729.  
  730. AA: ====================================================================
  731.  
  732.   No.  x0' = x0 - vt.
  733.  
  734.   Well, if you want, you could define "constant values on the x-axis", but
  735. in the context of the question that is not relevant.  The relevant fact is
  736. that if the unprimed observer holds an object at point x0, then the
  737. primed observer assigns to that object a coordinate x0' which is
  738. numerically related to x0 by x0'= x0 -vt.
  739.  
  740. AA: ====================================================================
  741. EE: ====================================================================
  742.  
  743. What does this mean? The line x=x0 will give x'=x-v*t=x0-vt', so if x0'
  744. is to give the coordinate in the (x',t',)-system, it will be given by
  745. x0'=x0-v*t': ie., it is not given by a constant. Thus, being at rest
  746. (constant x-coordinate) is a coordinate-dependent concept.
  747.  
  748. EE: ====================================================================
  749. GG: ====================================================================
  750.  
  751. Sounds very false. We can say that the representation of the point X0 is
  752. the number x0 in the unprimed system, and x0' in the primed system.
  753. Clearly x0 and x0' are different, if vt is not zero. However one may say
  754. that (though it sounds/is stupid) the point X0 itself "is the same
  755. throughout the transformation". However that expression sounds
  756. meaningless, since a transform (ok, maybe we should call it a change of
  757. basis) is only a function that takes the point's representation in one
  758. system into the same point's representation in another system. It is
  759. preferrable to use three notations: X0 for the point itself and x0 and
  760. x0' for the points' representations in some coordinate systems.
  761.  
  762. GG: ====================================================================
  763.  
  764.  
  765. ------------------------------
  766.  
  767. Subject: 9. But Doesn't x.c'=x.c?
  768.  
  769. That idea is one of the most idiotic to come up, and it does
  770. so frequently. And in a number of guises.
  771.  
  772. The idea being that x.c' <> x.c-vt, with x.c being what
  773. we have called x0 above; the notation makes no difference.
  774.  
  775. Some crackpots have managed to maintain that position even
  776. after graphs have illustrated that such an idea means that
  777. after a while a circle center represented by x.c' could be
  778. outside the circle.
  779.  
  780. The leading crackpot just make that explicit, as far as
  781. one can tell from his befuddled post in response to a line
  782. about "active" transforms, which are actually moving body
  783. situations, not coordinate transformations:
  784. --------------------------------------------------------------------
  785.  
  786. e>An active transform is not a coordinate transform, ...
  787.  
  788.  Right, it is a transform of the center (in the opposite direction)
  789.  done to effect the change of coordinates without a coordinate
  790.  transform.  ...
  791.  
  792. E: Transform of the center?  Center of a circle?
  793.     He really is saying a circle center moves in
  794.     the opposite direction of the circle! Right?
  795. --------------------------------------------------------------------
  796.  
  797. If r=10 and x.c was at x.c=0, then the points on the circle
  798. (10,0), (-10,0), (0,10) and (0,-10) could at some time become
  799. (-10,0), (-30,0), (-20,10), and (-20,-10), but with x.c'=x.c,
  800. the circle center would be at (0,0) still!  The circle is here
  801. but its center is way, way over there! Indeed, although a change
  802. of coordinate systems is not movement of any object described in
  803. the coordinates, the x.c'=x.c crackpottery is tantamount to the
  804. circle staying put but the center moving away. Or vice versa.
  805.  
  806. ------------------------------
  807.  
  808. Subject: 10. But Isn't (x'-x.c')=(x-x.c) Actually Two Transformations?
  809.  
  810. One crackpot puts the (x'-x.c')=(x-vt - x.c+vt) relationship
  811. like this:
  812.  
  813.       (x-vt+vt - x.c).
  814.  
  815. See, he says, that is transforming x (with x-vt - x.c) and then
  816. reversing the transform (x-vt+vt - x.c).
  817.  
  818. That's just another crackpot form of the idiocy that
  819. x.c' <> x.c-vt. You'll have noticed the implication
  820. is that there is no transform vt term relating to x.c.
  821.  
  822. ------------------------------
  823.  
  824. Subject: 11. But Doesn't (x'-x.c+vt) Prove The Transformation
  825.       Time Dependent?
  826.  
  827. That particular crackpottery is perhaps more corrupt than
  828. moronic, since it includes deliberately hiding a vt term from
  829. view, and pretending it isn't there.  [However, we have seen
  830. above that it is a familiar incompetency, and not likely an
  831. original.]
  832.  
  833. "Look," the crackpots say, "there is a time term in the
  834. transformed (x' - x.c+vt). The transform isn't invariant!
  835. It's time dependent!"
  836.  
  837. Just put x' in its original axis form, also, which reveals
  838. the other time term, the one they hide:
  839.  
  840.     (x'-x.c+vt) = (x-vt - x.c+vt) = (x-x.c).
  841.  
  842. So, at any and all times, the transform reduces to the
  843. original expression, with no time term on which to be
  844. dependent.
  845.  
  846. Then there is the fact that if you leave the equation
  847. in any of the various notation forms - with or without
  848. reducing them algebraicly - the arithmetic always comes
  849. down to the same as (x-x.c). That means nothing to crack-
  850. pots, but may mean something to you.
  851.  
  852. ------------------------------
  853.  
  854. Subject: 12. But Isn't (x'-x.c')=(x-x.c) a Tautology?
  855.  
  856. My dictionary relates 'tautology' to needless repetition.
  857.  
  858. That's another form of the x.c' <> x.c-vt idiocy.
  859.  
  860. The repetition involved is the vt transformation term.
  861. Apply the -vt term to the x term, and it is needless
  862. repetition to apply it anywhere again? The 'again' is
  863. to the x.c term.  The x.c' = x.c crackpot idiocy.
  864.  
  865. The repetition of the vt terms is required by the presence
  866. of two x values to be transformed.
  867.  
  868. Be sure to note the next section.
  869.  
  870. ------------------------------
  871.  
  872. Subject: 13. But Isn't (x'-x.c')=(x-x.c) Almost the Definition of
  873.       a Linear Transform?
  874.  
  875. Now, how on earth can we relate a tautology to a basic
  876. definition in math?
  877.  
  878. >From the top, bottom, middle, and other books in the stack
  879. we get this definition:
  880. --------------------------------------------------------------
  881.  
  882.  
  883. A linear transformation, A, on the space is a method of corr-
  884. esponding to each vector of the space another vector of the
  885. space such that for any vectors U and V, and any scalars
  886. a and b,
  887.  
  888.  A(aU+bV) =  aAU + bAV.
  889. -------------------------------------------------------------
  890.  
  891. Let points on the sphere satisfy the vector X={x,y,z,1},
  892. and the circle center satisfy C={x.c,y.c,z.c,1}. Let a=1,
  893. and b=-1.
  894.  
  895. Let A= ( 1   0   0  -ut )
  896.        ( 0   1   0  -vt )
  897.        ( 0   0   1  -wt )
  898.        ( 0   0   0   1  )
  899.  
  900. A(aX+bC) = aAX + bAC.
  901.  
  902.       aX+bC  =  (x-x.c, y-y.c, z-z.c,  0  ).
  903.  
  904.  
  905. The left hand side:
  906.  
  907.      A( x - x.c ,  y - y.c,  z - z.c,  0  )
  908.  
  909.      = ( x-x.c ,  y-y.c,  z-z.c,  0  ).
  910.  
  911. The right hand side:
  912.  
  913.        aAX= ( x-ut, y-vt, z-wt, 1 ).
  914.        bAC= (-x.c+ut, -y.c+vt, -z.c+wt, -1 ).
  915. and
  916.  
  917.   aAX+bAC = ( x-x.c, y-y.c, z-z.c,  0  ).
  918.  
  919. Need it be said?
  920.  
  921. Sure:  QED.  On the galilean transform the
  922. definition of a linear transform,
  923.  
  924.        A(aU+bV)=aAU + bAV,
  925.  
  926. is completely satisfied.
  927.  
  928. The generalized form transforms exactly and
  929. non-redundantly - with ONE TRANSFORM, not a
  930. transform and reverse transform - and non-
  931. tautologically, just as the very definition
  932. of a linear transform says it should.
  933.  
  934. And does so with absolute invariance, with this
  935. galilean transformation.
  936.  
  937.  
  938. ------------------------------
  939.  
  940.  
  941. Subject: 14. But The Transform Won't Work On Time Dependent Equations?
  942.  
  943. The main crackpot that has asserted such a thing was referring
  944. to equations such as in Subject 4, above. The Light Sphere
  945. equation; for which we have shown repeatedly elsewhere that the
  946. numerical calculations are identical for any primed values as
  947. for the unprimed values.
  948.  
  949. The presence - before transformation - of a velocity term
  950. seems to confuse the crackpots. It turns out there is ex-
  951. treme historical reason for this, as you will see in the
  952. subject on Maxwell's equations.
  953.  
  954. ------------------------------
  955.  
  956. Subject: 15. But The Transform Won't Work On Wave Equations?
  957.  
  958. See Subject 17, below, for a discussion of Second Derivative
  959. forms and the galilean transforms.
  960.  
  961. ------------------------------
  962.  
  963. Subject: 16. But Maxwell's Equations Aren't Galilean Invariant?
  964.  
  965. Oh? Just what is the magical term in them that prevents
  966. (x'-x.c')=(x-vt - x.c+vt)=(x-x.c) from holding true?
  967.  
  968. It turns out not to be magic, but reality, that interferes
  969. with the application of the galilean transforms to the gen-
  970. eralized coordinate form(s) of Maxwell: there are no coordi-
  971. nates to transform!
  972.  
  973. When True Believer crackpots are shown the simple
  974. demonstration that the galilean transform on
  975. generalized cartesian coordinates is invariant,
  976. their first defense is usually an incredibly stupid
  977. "x0'=x0, because the coordinate of a circle center,
  978. or point of emission, etc, is a constant and can't
  979. be transformed."
  980.  
  981. The last defense is "but Maxwell's equations are not
  982. invariant under that coordinate transform."  When
  983. asked just what magic occurs in Maxwell that would
  984. prevent the simple algebra
  985.  
  986.     (x'-x0')=[ (x-vt)-(x0-vt) ]=(x-x0)
  987.  
  988. from working, and when asked them for a demonstration,
  989. they will never do so, however many hundreds of
  990. times their defense is asserted.
  991.  
  992. The reason may help you understand part of Einstein's
  993. 1905 paper in which he gave us his absurd Special
  994. Relativity derivation:
  995.  
  996. THERE ARE NO COORDINATES IN THE EQUATIONS TO BE TRANSFORMED.
  997.  
  998. Einstein gave the electric force vector as E=(X,Y,Z)
  999. and the magnetic force vector as B=(L,M,N), where the
  1000. force components in the direction of the x axis are
  1001. X and L,  Y and M are in the y direction, Z and N in
  1002. the z direction.
  1003.  
  1004. Those values are not, however, coordinates, but values
  1005. very much like acceleration values.
  1006.  
  1007. BTW, the current fad is that E and B are 'fields', having
  1008. been 'force fields' for a while, after being 'forces'.
  1009.  
  1010. So, when Einstein says he is applying his coordinate
  1011. transforms to the Maxwell form he presented, he is
  1012. either delusive or lying.
  1013.  
  1014. (a) there are no coordinates in the transform equations
  1015.     he gives us for the Maxwell transforms, where
  1016.     B=beta=1/sqrt(1-(v/c)^2):
  1017.  
  1018.     X'=X.                L'=L.
  1019.     Y'=B(Y-(v/c)N).      M'=B(M+(v/c)Z).
  1020.     Z'=B(Z+(v/c)M).      N'=B(N-(v/c)Y).
  1021.  
  1022.     X is in the same direction as x, but is not a coordinate.
  1023.     Ditto for L. They are not locations, coordinates on the
  1024.     x-axis, but force magnitudes in that direction.
  1025.  
  1026.     Similarly for Y and M and y, Z and N and z.
  1027.  
  1028. (b) the v of the "coordinate transforms" is in Maxwell
  1029.     before any transform is imposed; Einstein's transform
  1030.     v is the velocity of a coordinate axis, not the velocity
  1031.     of a particle, which is what was in the equation before
  1032.     he touched it.
  1033.  
  1034. (c) if they were honest Einsteinian transforms, they'd be
  1035.     incompetent. The direction of the particle's movement is
  1036.     x, which means it is X and L that are supposed to be
  1037.     transformed, not Y and M, and Z and N. And when SR does
  1038.     transform more than one axis, each axis has its own
  1039.     velocity term;  using the v along the x-axis as the v
  1040.     for a y-axis and z-axis transform is thus trebly absurd:
  1041.     the axes perpendicular to the motion are not changed
  1042.     according to SR, the v used is not their v, and the v
  1043.     is not a transform velocity anyway.
  1044.  
  1045. (d) as everyone knows, the effect of E and B are on the
  1046.     particle's velocity, which is a speed in a particular
  1047.     direction.  Both the speed and direction are changed
  1048.     by E and B, but v - the speed - is a constant in SR.
  1049.  
  1050. As absurd as are the previously demonstrated Einsteinian
  1051. blunders, this one transcends error and is an incredible
  1052. example of True Believer delusion propagating over decades.
  1053.  
  1054. The components of E and B do differ from point to point,
  1055. and in the variations that are not coordinate free,
  1056. they are subject to the usual invariant galilean trans-
  1057. formation when put in the generalized coordinate form.
  1058.  
  1059. -------------------------------------------------------------
  1060.  
  1061. The SR crackpots don't know what coordinates are. The
  1062. various things they call coordinates include coordin-
  1063. nates, but also include a variety of other quantities.
  1064.  
  1065. ------------------------------------------------------
  1066.  
  1067. 1.   One may express coordinates in a one-axis-at-a-time
  1068.      manner [like x^2+y^2=r^2] but it is the use of vector
  1069.      notation that shows us what is going on. In vector
  1070.      notation the triplet x,y,z [or x1,x2,x3, whatever]
  1071.      represents the three spatial coordinates, but there
  1072.      are so-called basis vectors that underlie them. Those
  1073.      may be called i,j,k. Thus, what we normally treat as
  1074.      x,y,z is a set of three numbers TIMES a basis vector
  1075.      each.
  1076.  
  1077. 2.   These e*i, f*j, g*k products can have a lot of meanings.
  1078.  
  1079.      If e, f, j are distances from the origin of i,j,k then
  1080.      e*i, f*j, g*k are coordinates: distances in the directions
  1081.      of i,j,k respectively, from their origin. That makes the
  1082.      triplet a coordinate vector that we describe as being an
  1083.      x,y,z triplet; perhaps X=(x,y,z).
  1084.  
  1085.      The e*i, f*j, g*k products could be directions; take any
  1086.      of the other vectors described above or below and divide the
  1087.      e,f,g numbers by the length of the vector [sqrt(e^2+f^2+g^2)].
  1088.      That gives us a vector of length=1.0, the e,f,g values of
  1089.      which show us the direction of the original vector. That
  1090.      makes the triplet a direction vector that we describe as
  1091.      being an x,y,z triplet; perhaps D=(x,y,z).
  1092.  
  1093.      The e*i, f*j, g*k products could be velocities; take any
  1094.      of the unit direction vectors described above and multiply
  1095.      by a given speed, perhaps v. That gives a vector of length
  1096.      v in the direction specified. That makes the triplet a
  1097.      velocity vector that we describe as being an x,y,z triplet;
  1098.      perhaps V=(x,y,z). Each of the three values, e,f,g, is the
  1099.      velocity in the direction of i,j,k respectively.
  1100.  
  1101.      The e*i, f*j, g*k products could be accelerations; take any
  1102.      of the unit direction vectors described above and multiply
  1103.      by a given acceleration, perhaps a. That gives a vector of
  1104.      length a in the direction specified. That makes the triplet
  1105.      an acceleration vector that we describe as being an x,y,z
  1106.      triplet; perhaps A=(x,y,z). Each of the three values, e,f,g,
  1107.      is the acceleration in the direction of i,j,k respectively.
  1108.  
  1109.      The e*i, f*j, g*k products could be forces (much like accel-
  1110.      erations); take any of the unit direction vectors described
  1111.      above and multiply by a given force, perhaps E or B. That
  1112.      gives a vector of length E or B in the direction specified.
  1113.      That makes the triplet a force vector that we describe as
  1114.      being an x,y,z triplet; perhaps E=(x,y,z) or B=(x,y,z). Each
  1115.      of the three values, e,f,g, is the force in the direction of
  1116.      i,j,k respectively.
  1117.  
  1118.  
  1119. Einstein's - and Maxwell's - E and B are
  1120. not coordinate vectors.
  1121.  
  1122. ============================================================
  1123.  
  1124. There is another variety of intellectual befuddlement that
  1125. misinforms the idea that Maxwell isn't invariant under the
  1126. galilean transform: confusions about velocities.
  1127.  
  1128. Velocities With Respect to Coordinate Systems.
  1129. -----------------------------------------------
  1130. Aaron Bergman supplied the background in a post to a sci.physics.*
  1131. newsgroup:
  1132. ===============================================================
  1133.  
  1134. Imagine two wires next to each other with a current I in each.
  1135. Now, according to simple E&M, each current generates a magnetic
  1136. field and this causes either a repulsion or attraction between
  1137. the wires due to the interaction of the magnetic field and the
  1138. current. Let's just use the case where the currents are parallel.
  1139. Now, suppose you are running at the speed of the current between
  1140. the wires. If you simply use a galilean transform, each wire,
  1141. having an equal number of protons and electrons is neutral. So,
  1142. in this frame, there is no force between the wires. But this is a
  1143. contradiction.
  1144.  
  1145. ================================================================
  1146.  
  1147. First of all, the invariance of the galilean transform (x'-x.c')
  1148. =(x-x.c),  insures that it is an error to imagine there is any
  1149. difference between the data and law in one frame and in another;
  1150. the usual, convenient rest frame is the best frame and only frame
  1151. required for universal analysis. [Well, (x'<>x, x,c'<>x.c, but
  1152. (x'-x.c')=(x-x.c).]
  1153.  
  1154. Second, given that you decide unnecessarily to adapt a law to
  1155. a moving frame, don't confuse coordinate systems with meaningful
  1156. physical objects, like the velocity relative to a coordinate
  1157. system instead of relative to a physical body or field.
  1158.  
  1159. In other words, what does current velocity with respect to a
  1160. coordinate system have to do with physics?
  1161.  
  1162. Nothing. Certainly not anything in the example Bergman gave.
  1163.  
  1164. What is relevant is not current velocity with respect to a
  1165. coordinate system, but current velocity with respect to wires
  1166. and/or a medium.  The velocity of an imaginary coordinate sys-
  1167. tem has absolutely nothing to do with meaningful physical vel-
  1168. ocity. You can - if you are insightful enough and don't violate
  1169. item (e) - identify a coordinate system and a relevant physical
  1170. object, but where some v term in the pre-transformed law is
  1171. in use, don't confuse it with the velocity of the coordinate
  1172. transform.
  1173.  
  1174.  
  1175. Velocities With Respect to ... What?
  1176. -----------------------------------------------
  1177. Albert Einstein opened his 1905 paper on Special Relativity
  1178. with this ancient incompetency:
  1179. ===============================================================
  1180.  
  1181. The equations of the day had a velocity term that was taken
  1182. as meaning that moving a magnet near a conductor would create
  1183. a current in the conductor, but moving a conductor near a
  1184. wire would not.  This was belied by fact, of course.
  1185.  
  1186. The important velocity quantity is the velocity of the
  1187. magnet and conductor with respect to each other, not to
  1188. some absolute coordinate frame (as far as we know) and
  1189. not to an arbitrary coordinate system.
  1190.  
  1191. One possible cause was the idea: "but the equation says the magnet
  1192. must be moving wrt the coordinate system" or "... the absolute
  1193. rest frame".
  1194.  
  1195. There not being anything in the equation(s) to say either of
  1196. those, it is amazing that folk will still insist the velocity
  1197. term has nothing to do with velocity of the two bodies wrt
  1198. each other.
  1199. -----------------------------------------------------------
  1200.  
  1201. ------------------------------
  1202.  
  1203. Subject: 17. First and Second Derivative differential equations.
  1204.  
  1205. One of the intellectually corrupt ways of
  1206. denying the very simple demonstration of
  1207. galilean invariance of all laws expressed
  1208. in the generalized coordinate form demanded
  1209. by analytic geometry, vector analysis, and
  1210. measurement theory
  1211.  
  1212.     [ (x'-x.c')=[ (x-vt)-(x.c-vt) ]=(x-x.c) ]
  1213.  
  1214. is the assertion that those equations 'over there'
  1215. (usually Maxwell or wave) are somehow immune to
  1216. the elementary laws of algebra used to demon-
  1217. strate the invariance.  [Unfortunately, the
  1218. assertions are never accompanied by reference
  1219. to the magical math that makes elementary al-
  1220. gebra invalid.  Wonder why that is?]
  1221.  
  1222. Part of the time it is based on the old lore
  1223. based on the incompetent transformation of
  1224. the privileged form of an equation instead
  1225. of the correct form. [Evidence of this is
  1226. any reference to an effect due to the velocity
  1227. of the transform; it falls out algebraicly
  1228. - as you see above - and cancels out arith-
  1229. metically - as you can see above.]
  1230.  
  1231. But usually it is just whistling in the dark,
  1232. waving the cross (zwastika, I'd say) at
  1233. the mean old vampire.
  1234.  
  1235. The most general equation that could be conjured
  1236. up is a differential with either First or Second
  1237. Derivatives.
  1238.  
  1239. Let's examine the plausibility of such magical
  1240. magical, non-invariance assertions.
  1241.  
  1242. (a) to get a Second Derivative you must have
  1243.     a First Derivative.
  1244. (b) to get a First Derivative you must have
  1245.     a function to differentiate.
  1246. (c) to get a Second Derivative you must have
  1247.     a function in the second degree.
  1248.  
  1249. So, let us examine the question as to whether
  1250. any such common Maxwell/wave equation will
  1251. differ for
  1252.  
  1253. (a) the common, privileged form, represented
  1254.     as ax^2, with a being an unknown constant
  1255.     function.
  1256.  
  1257. (b) the generalized cartesian form, represented
  1258.     as a(x-x.c)^2 = ax^2 -2ax(x.c) + ax.c^2,
  1259.     with a being an unknown constant function.
  1260.  
  1261. (c) the transformed generalized cartesian form,
  1262.     represented as a(x-vt -x.c+vt)^2, same as for
  1263.     (b), = ax^2 -2ax(x.c) + ax.c^2, of course,
  1264.     with a being an unknown constant function.
  1265.  
  1266. I.  for (a), remembering that x.c is a constant,
  1267.     and that this version is only correct because
  1268.     x.c=0, otherwise (b) is the correct form:
  1269.  
  1270.      d/dx    ax^2  = 2ax
  1271.     (d/dx)^2 ax^2  = 2a
  1272.  
  1273.  
  1274. II. for (b), remembering that x.c is a constant.
  1275.  
  1276.      d/dx    (ax^2 -2ax(x.c) + ax.c^2) = 2ax - 2ax.c
  1277.     (d/dx)^2 (ax^2 -2ax(x.c) + ax.c^2) = 2a
  1278.  
  1279.  
  1280. III. for (c); same as for (b).
  1281.  
  1282.  
  1283. So, what we have seen so far is
  1284.  
  1285. (1)  differential equations in the second degree
  1286. - the wave equations - must clearly be the same for
  1287. all forms: the privileged form in x, the generalized
  1288. cartesian form in x and the centroid, x.c, or the
  1289. transformed generalized cartesian form.
  1290.  
  1291. That is, anyone who imagines that correct usage
  1292. gives different results for galilean transformed
  1293. frames is at first showing his ignorance, and in
  1294. the end showing his intellectual corruption.
  1295.  
  1296. (2) As far as the First Derivatives are concerned, the
  1297. only cases in which there really is a difference between
  1298. the two forms is where x.c <> 0, and in that case, the
  1299. use of the privileged form is obviously incompetent.
  1300.  
  1301. So, how do you correctly use the differential equations?
  1302.  
  1303. If you are using rest frame data with the centroid
  1304. at x=0, etc, you can't go wrong without trying to
  1305. go wrong.
  1306.  
  1307. If you are using rest frame data with the centroid
  1308. not at x=0, you must use (x-x.c) anyplace x appears
  1309. in the equation.
  1310.  
  1311. If you are using moving frame data, you must use the
  1312. moving frame centroid as well as the light front
  1313. (or whatever) moving frame data itself, perhaps first
  1314. calculating (x'-x.c'), which equals (x-x.c) which is
  1315. obviously correct, and which is obviously the plain old
  1316. correct x of the privileged form.
  1317.  
  1318. Unless, of course, there really is some magical term
  1319. or expression that invalidates the obvious and elemen-
  1320. tary algebra of the invariance demonstration.
  1321.  
  1322. Or maybe you just whistle when you don't want basic
  1323. algebra to hold true.
  1324.  
  1325.  
  1326.  
  1327. Eleaticus
  1328.  
  1329. !---?---!---?---!---?---!---?---!---?---!---?---!---?---!---?---!---?
  1330. ! Eleaticus        Oren C. Webster         ThnkTank@concentric.net  ?
  1331. ! "Anything and everything that requires or encourages systematic   ?
  1332. !  examination of premises, logic, and conclusions"                 ?
  1333. !---?---!---?---!---?---!---?---!---?---!---?---!---?---!---?---!---?
  1334.