Transformacja Lorentza

Przypomnijmy sobie transformację Galileusza omawianą wcześniej Zgodnie ze wzorem (7.17) prędkość ciała poruszającego się w jednym układzie jest w układzie drugim, poruszającym się względem pierwszego, "sumą odpowiedniej składowej w układzie ruchomym i prędkości translacyjnej samego układu" - jak to sformułowaliśmy wcześniej. Wiemy już jednak, że nie możemy tego zastosować do prędkości światła. Nie możemy też zastosować i od innych obiektów, bowiem w wyniku sumowania nie możemy otrzymać wartości większej od prędkości światła. 
Rys 10.2. Ruch względny układów odniesienia.

Dochodzimy do wniosku, że transformacja Galileusza ma określone granice stosowalności i dla dużych prędkości powinna być zastąpiona inną. Ta inna transformacja  musi zapewnić stałość prędkości światła niezależnie od tego, w którym układzie odniesienia prędkość ta jest rozpatrywana. Powinna też przechodzić w transformację Galileusza dla małych prędkości. Warunki te spełnia transformacja Lorentza.  

Dla przypadku, kiedy oba układy maja osie wzajemni równoległe i poruszają się w kierunkach uzgodnionych zwrotów osi Z i Z' transformacja Lorentza określona jest wzorami

(10.4)
oraz

(10.5)
gdzie .

 Nietrudno zauważyć, że transformacja ta przechodzi w transformację Galileusza, kiedy staje się bliskie zeru.