Relativitätstheorie mit Zirkel und Lineal

Die spezielle Relativitätstheorie übt einen besonderen Reiz auf den physikalisch Interessierten aus, weil der Bezug ihrer Aussagen auf die elementaren Vorstellungen von Raum, Zeit und Bewegung es nahelegt, mit einfachen Mitteln Konstruktionen und Schlüsse nachzuvollziehen. Jedoch treten oft Verständnisschwierigkeiten auf, deren Kern in dem ungewohnten Verhalten der Zeitkoordinate, in 1 der EINSTEINschen Relativität der Gleichzeitigkeit, liegt. ) In vielen Fällen erreicht man mit der richtigen Zeich nung des zeitlichen Ablaufs eines Vorgangs dessen sichere Analyse. Dieses Buch soll als Anleitung zu Zeichnung und Auswertung der Situationen, in denen die spezielle Rela tivitätstheorie über den Ablauf entscheidet, verstanden werden. Es ist deshalb bemüht, die spezielle Relativitäts theorie als Geometrie zu veranschaulichen, damit ihre Beziehung zur EUKLIDischen Geometrie und zur Geo Inetrie der GALILElschen Raum-Zeit (der Raum-Zeit der N EWToNschen Mechanik) herzustellen und die einfach sten Formeln und Sätze aus der geometrischen Konstruk tion herzuleiten. Dem Leser sei, empfohlen, diese Kon struktionen selber nachzuvollziehen, wenn er die Methode üben möchte. Bei komplizierteren Zeichnungen ist dazu die Reihenfolge der einzelnen Operationen angegeben. 1) Zwei Ereignisse, die ein Beobachter als gleichzeitig feststellt, werden nur dann von allen anderen Beobachtern ebenfalls als gleichzeitig beurteilt, wenn sie auch am gleichen Ort stattfinden. Diese Relativität der Gleichzeitigkeit ist der Schlüssel zur Auflösung aller kinematischen Paradoxa, die auftreten, wenn Aussagen der speziellen Relativitätstheorie ohne Vorsicht mit dem vom Schein der vorrelativistischen Raum-Zeit-Vorstellungen geblendeten "gesun den Menschenverstand" betrachtet werden. 8 1.

Klappentext

Die spezielle Relativitätstheorie übt einen besonderen Reiz auf den physikalisch Interessierten aus, weil der Bezug ihrer Aussagen auf die elementaren Vorstellungen von Raum, Zeit und Bewegung es nahelegt, mit einfachen Mitteln Konstruktionen und Schlüsse nachzuvollziehen. Jedoch treten oft Verständnisschwierigkeiten auf, deren Kern in dem ungewohnten Verhalten der Zeitkoordinate, in 1 der EINSTEINschen Relativität der Gleichzeitigkeit, liegt. ) In vielen Fällen erreicht man mit der richtigen Zeich­ nung des zeitlichen Ablaufs eines Vorgangs dessen sichere Analyse. Dieses Buch soll als Anleitung zu Zeichnung und Auswertung der Situationen, in denen die spezielle Rela­ tivitätstheorie über den Ablauf entscheidet, verstanden werden. Es ist deshalb bemüht, die spezielle Relativitäts­ theorie als Geometrie zu veranschaulichen, damit ihre Beziehung zur EUKLIDischen Geometrie und zur Geo­ Inetrie der GALILElschen Raum-Zeit (der Raum-Zeit der N EWToNschen Mechanik) herzustellen und die einfach­ sten Formeln und Sätze aus der geometrischen Konstruk­ tion herzuleiten. Dem Leser sei, empfohlen, diese Kon­ struktionen selber nachzuvollziehen, wenn er die Methode üben möchte. Bei komplizierteren Zeichnungen ist dazu die Reihenfolge der einzelnen Operationen angegeben. 1) Zwei Ereignisse, die ein Beobachter als gleichzeitig feststellt, werden nur dann von allen anderen Beobachtern ebenfalls als gleichzeitig beurteilt, wenn sie auch am gleichen Ort stattfinden. Diese Relativität der Gleichzeitigkeit ist der Schlüssel zur Auflösung aller kinematischen Paradoxa, die auftreten, wenn Aussagen der speziellen Relativitätstheorie ohne Vorsicht mit dem vom Schein der vorrelativistischen Raum-Zeit-Vorstellungen geblendeten "gesun­ den Menschenverstand" betrachtet werden. 8 1.

Inhalt

1. Einleitung.- 2. Fahrpläne.- 3. Inertialsysteme.- 4. Wellenphänomene.- 5. Die Relativität der Gleichzeitigkeit.- 6. Die Relativität der Masse.- 7. Die Geometrie der Raum-Zeit.- 8. Die Zeit in der speziellen Relativitätstheorie.- 9. Die Länge in der speziellen Relativitätstheorie.- 10. Der Doppler-Effekt in der speziellen Relativitätstheorie.- 11. Impuls, Masse und Energie.- 12. Stoßprozesse.- 13. Schlußbemerkungen.- Anhang: Zusammenstellung der benutzten Grundlagen der projektiven Geometrie der Ebene.- Literatur.