Neben der Quantentheorie ist die Relativitätstheorie der grundlegendste Beitrag der Physik des 20. Jahrhunderts zum Verständnis der Natur. Dieses Lehrbuch gibt eine Einführung in die Speziellen Relativitätstheorie, wobei hoher Wert auf begriffliche Klarheit und Vermittlung der Rechenmethoden gelegt wird, ohne dass jedoch der Bezug zur empirischen Basis verloren ginge.
Prof. Gönner vermittelt dem Leser auf didaktisch eingängige Weise die wichtigsten speziell-relativistischen Sachverhalte ausgehend vom Relativitätsprinzips, der Lorentztransformation und deren physikalischen Folgen über die relativistische Mechanik und Elektrodynamik bis hin zu relativstischen Ein-Teilchen-Wellengleichungen.
In Kapiteln zur Geometrie der Raum-Zeit und zur Lorentz- und Poincaregruppe wird die mathematische Begrifflichkeit eingeführt, die der interessierte Leser in Exkursen weiter vertiefen kann.
Prof. Gönner gelingt mit diesem Werk eine gut verständliche Gesamtdarstellung der Speziellen Relativitätstheorie.
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ISBN-13
978-3-8274-1434-2 (9783827414342)
Schweitzer Klassifikation
Prof. Dr. Hubert Goenner ist Professor für Theoretische Physik an der Universität Göttingen. Der Stoff dieses Buchs stammt aus seiner langjährigen Vorlesungstätigkeit im Grund- und Hauptstudium der Physik, insbesondere über Einsteins Relativitätstheorien. Bei Spektrum Akademischer Verlag ist von ihm auch eine "Einführung in die Kosmologie" erschienen.
1 Relativitätstheorie und Lorentztransformation
1.1 Relativitätsprinzip in der Mechanik
1.2 Kann ein absolutes Ruhsystem gefunden werden?
1.3 Einsteinsches Relativitätsprinzip
1.4 Experimentelle Überprüfung der Grundpostulate
2 Physikalische Folgen der Lorentztransformation
2.1 Makroskopisches Kausalitätsprinzip
2.2 Relativität der Gleichzeitigkeit
2.3 Längen- und Zeitmessungen, Uhrensynchronisation
2.4 Längenkontraktion
2.5 Zeitdilatation
2.6 Dopplereffekt und Aberration
2.7 Das Zwillingsparadoxon
2.8 Die Nichtexistenz starrer Körper
2.9 Abbildung schnell bewegter Gegenstände
2.10 Experimentelle Überprüfung
2.11 Die Vakuumlichtgeschwindigkeit als obere Grenze der Signalgeschwindigkeit
2.12 Tachyonen
3 Die Geometrie der Raum-Zeit
3.1 Spezielle Lorentz-Transformation und elektrischer Feldstärketensor
3.2 Mathematischer Exkurs: Der Minkowski-Raum als linearer Vektorraum
3.3 Anwendung: Thomas-Präzession
4 Relativistische Mechanik
4.1 Kinematik des Massenpunktes
4.2 Masse, Energie, Impuls
4.3 Empirische Überprüfung der Geschwindigkeitsabhängigkeit
4.4 Speziell-relativistische Mechanik von Punktteilchen
4.5 Wirkungsquerschnitt der Streuung
4.6 Relativistische kinetische Theorie
4.7 Kontinuumsmechanik und Thermodynamik
4.8 Mathematischer Exkurs: Das Variationsprinzip für Felder
4.9 Erhaltungssätze und Symmetrien
5 Maxwellsche Elektrodynamik: eine relativistische Theorie
5.1 Die Vereinigung von elektrischenm und magnetischem Feld: die bewegte Punktladung
5.2 Maxwell-Gleichungen und Energie-Impulstensor des elektromagnetischen Feldes
5.3 Lösungsmethoden für die Maxwellgleichungen
5.4 Beschleunigt bewegte geladene Punktquellen: Abstrahlung
5.5 Strahlungsrückwirkung - Selbstbeschleunigung
5.6 Magnetische Monopole und Dualitätstransformationen
6 Lorentz- und Poincare-Gruppe
6.1 Homogene Lorentz-Transformationen
6.2 Mathematischer Exkurs: Gruppen und Algebren
6.3 Die Poincare-Gruppe
6.4 Darstellungen der Lorentz-Gruppe
6.5 Irreduzible Darstellungen der Poincare-Gruppe
6.6 Spioren
7 Relativistische Ein-Teilchen-Wellengleichungen
7.1 Klein-Gordon-Gleichung, Proa-Gleichung
7.2 Weyl-Gleichung
7.3 Dirac-Gleichung
7.4 Elementares zur Quantenelektrodynamik
7.5 Weitere (indirekte) Bestätigung der speziellen Relativitätstheorie
8 Minkowski-Raum und Nichtinertialsysteme
8.1 Trägheitsfelder
8.2 Freies Teilchen im Nichtinertialsystem
8.3 Momentaner Ruhraum eines Beobachters
9 Äquivalenzprinzip und lokales Inertialsystem
9.1 Träge und schwere Masse
9.2 Homogenes Gravitationsfeld und Nichtinertialsystem
9.3 Äquivalenzprinzip und lokales Inertialsystem
9.4 Ereignisabstand und Gravitationspotentiale
9.5 Permanente und nichtpermanente Gravitationsfelder
9.6 Experimente zum Einfluß des Gravitationsfeldes auf den Uhrengang
9.7 Zu Experimenten auf einer Erdumlaufbahn oder auf der rotierenden Scheibe
10 Gravitationsfeld einer kugelsymmetrischen Masseverteilung
10.1 Die Gravitationspotentiale
10.2
