Spezielle und allgemeine Relativitätstheorie für Bachelorstudenten

Das vorliegende Buch bietet eine gut verständliche Einführung in die spezielle und allgemeine Relativitätstheorie und zeigt einen Weg auf, wie beide Themen standardmäßig in das Bachelorstudium der Physik integriert werden können. Damit richtet es sich in erster Linie an Studenten beziehungsweise Dozenten der Physik einschließlich des Physik-Lehramtes. Dank der zahlreichen Übungsaufgaben mit ausführlich dargestellten Lösungen ist es auch zum Selbststudium geeignet, wobei lediglich Grundkenntnisse der klassischen Mechanik und der Elektrodynamik sowie der zugehörigen mathematischen Hilfsmittel vorausgesetzt werden. Die ersten beiden Teile dieses Buches basieren auf der Vorlesung zur Relativitätstheorie, die der Autor seit 2007 regelmäßig und mit großem Erfolg für Bachelorstudenten der Physik in Jena anbietet. Darin werden die Grundlagen der SRT (Lorentz-Transformationen, Vierervektoren, relativistische Punktmechanik) und der ART (Krümmung der Raumzeit, Einstein'sche Feldgleichungen,Schwarzschild-Lösung) behandelt. Im dritten Abschnitt werden als Ergänzungen für Fortgeschrittene mathematische Methoden dargestellt, die unter anderem eine systematische Lösung des Randwertproblems der Einstein-Maxwell-Gleichungen für ein stationäres Schwarzes Loch gestatten. Auf diese Weise wird erstmals in einem Lehrbuch eine physikalische Herleitung der berühmten Kerr-Newman-Lösung gegeben. Für die vorliegende zweite Auflage wurde der Abschnitt über Gravitationswellen aktualisiert und erweitert sowie eine Reihe kleiner Verbesserungen vorgenommen.

Bietet eine einmalige Einführung in die SRT und ART speziell für den Bachelor Ergänzt durch Übungsaufgaben mit ausführlichen Lösungen Basiert auf einer Lehrpreis-prämierten Vorlesung Korrekturen: https://www.tpi.uni-jena.de/gravity/relastro/rfe/relphys/Korrekturen_zur_zweiten_Auflage.pdf

Autorentext

Reinhard Meinel (geb. 1958) hat in Jena Physik studiert und wurde dort 1984 promoviert. Nach zweijähriger Arbeit in der Mikroelektronikindustrie in Dresden und fünfjähriger astrophysikalischer Forschung in Potsdam kehrte er 1991 an die Friedrich-Schiller-Universität Jena zurück, wo er sich 1992 habilitierte, Mitglied einer Max-Planck-Arbeitsgruppe war und seit 1999 als Professor für theoretische Physik tätig ist. Seine Forschungsinteressen liegen hauptsächlich auf den Gebieten der Gravitationstheorie und der relativistischen Astrophysik.

Inhalt

SPEZIELLE RELATIVITÄTSTHEORIE (SRT).- Einführung.- Der Minkowski-Raum die Raumzeit der SRT.- Lorentz-Transformationen.- Vierervektoren und Vierertensoren.- Relativistische Punktmechanik.- Andere Teilgebiete der Physik im Rahmen der SRT.- ALLGEMEINE RELATIVITÄTSTHEORIE (ART).- Grundideen.- Geometrie der Raumzeit.- Physik in der gekrümmten Raumzeit.- Die Einstein'schen Feldgleichungen.- Der Newton'sche Grenzfall.- Die Schwarzschild-Lösung.- Die klassischen Effekte der ART.- Kugelsymmetrische Sternmodelle.- Die Schwarzschild-Lösung als Schwarzes Loch.- Das Wirkungsprinzip der ART.- Ausblick.- ERGÄNZUNGEN FÜR FORTGESCHRITTENE.- Mathematische Methoden.- Rotierende und elektrisch geladene Schwarze Löcher.- Die rotierende Staubscheibe.