Spezielle Und Allgemeine Relativitätstheorie: Grundlagen, Anwendungen in Astrophysik Und Kosmologie Sowie Relativistische Visualisierung

ISBN-13: 9783662477663 / Niemiecki / Miękka / 2015 / 553 str.

Sebastian Boblest; Thomas Muller; Gunter Wunner

Opis

Das vorliegende Buch verknupft die mathematischen Grundlagen der speziellen und allgemeinen Relativitatstheorie mit zahlreichen Anwendungsgebieten aus Physik und Astronomie. Neben der Diskussion von klassischen Experimenten, welche die Vorhersagen der Relativitatstheorie bestatigen, wird ein Fokus auf die Kosmologie als Anwendung der Relativitatstheorie gesetzt. Die Behandlung der Physik kompakter stellarer Objekte, d. h. von weissen Zwergen, Neutronensternen und schwarzen Lochern, mit einem kurzen Abschnitt zur Entstehung und Entwicklung von Sternen runden die Darstellung ab.Einen besonderen Schwerpunkt legen die Autoren auf die relativistische Visualisierung. In zwei Kapiteln bekommt der Leser einen Uberblick uber verschiedene Techniken in der speziellen und allgemeinen Relativitatstheorie. Anhand von Beispielen konnen die der Alltagserfahrung scheinbar widersprechenden Vorhersagen der Relativitatstheorie besser fassbar gemacht werden. Die daraus gewonnenen Abbildungen und begleitenden Videos erweitern das Verstandnis der im Text behandelten Themen.Das Buch richtet sich besonders an Studierende der Physik und verwandter Studiengange, die sich einen Uberblick uber die Relativitatstheorie und ihre Anwendungsgebiete verschaffen mochten, aber auch interessierten Laien konnen damit interessante Einsichten gewinnen."

Spis treści

Einführung.- SPEZIELLE RELATIVITÄTSTHEORIE.- Der Weg zur speziellen Relativitätstheorie.- Die Lorentz-Transformation.- Physikalische Folgen der Lorentz-Invarianz.- Mathematischer Formalismus der SRT.- Relativistische Mechanik.- Kovariante Formulierung der Elektrodynamik.- Visuelle Effekte bei hohen Geschwindigkeiten.- Visualisierung in der SRT.- ALLGEMEINE RELATIVITÄTSTHEORIE.- Das Äquivalenzprinzip als Basis der ART.- Riemann’sche Geometrie.- Die Einstein’schen Feldgleichungen.- Die Schwarzschild-Metrik.- Die Kerr-Metrik.- Gravitationswellen.- Visualisierung in der ART.- STERNENTWICKLUNG.- Sternentstehung.- Innere Struktur von Sternen.- Energieproduktion in Sternen.- Weiße Zwerge.- Neutronensterne.- Klassifizierung von Sternen.- KOSMOLOGIE.- Hinführung zur Kosmologie.- Modellannahmen zur Struktur des Universums.- Die Feldgleichungen für die FLRW-Metrik.- Allgemeine Energieformen.- Überlegungen zur kosmologischen Beobachtung.- SN Ia als Standardkerzen für das junge Universum.- Die Kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung.- Die ersten Momente.- ANHANG.- Wichtige Zahlenwerte und Konstanten.

O autorze

Sebastian Boblest ist Postdoktorand am Visualisierungsinstitut der Universität Stuttgart. Er studierte Physik mit anschließender Promotion an der Universität Stuttgart. Seine Forschungsinteressen sind die Visualisierung in der speziellen und allgemeinen Relativitätstheorie sowie die Visualisierung von Strömungssimulationen auf Höchstleistungsrechnern.

Thomas Müller ist Postdoktorand am Visualisierungsinstitut der Universität Stuttgart. Er studierte Physik mit anschließender Promotion an der Eberhard-Karls-Universität Tübingen. Seine Forschungsinteressen sind die Visualisierung in der speziellen und allgemeinen Relativitätstheorie, die Visualisierung hochaufgelöster LIDAR-Daten für geomorphologische Analysen und die Entwicklung von Lehrsoftware.

Günter Wunner studierte Physik an der Universität Erlangen-Nürnberg, wo er sich 1982 habilitierte. Von 1984 bis 1990 war er am Lehrstuhl für Theoretische Astrophysik der Universität Tübingen tätig, hatte von 1990 bis 1997 einen Lehrstuhl für Theoretische Plasma- und Atomphysik an der Ruhr-Universität Bochum inne und leitet seit 1997 das 1. Institut für Theoretische Physik der Universität Stuttgart. Zu seinen Forschungsgebieten zählen nichtlineare Dynamik und Quantenphysik, nicht-hermitesche Quantenmechanik sowie Atom- und Astrophysik.

Blurb

Das vorliegende Buch verknüpft die mathematischen Grundlagen der speziellen und allgemeinen Relativitätstheorie mit zahlreichen Anwendungsgebieten aus Physik und Astronomie. Neben der Diskussion von klassischen Experimenten, welche die Vorhersagen der Relativitätstheorie bestätigen, wird ein Fokus auf die Kosmologie als Anwendung der Relativitätstheorie gesetzt. Die Behandlung der Physik kompakter stellarer Objekte, d. h. von weißen Zwergen, Neutronensternen und schwarzen Löchern, mit einem kurzen Abschnitt zur Entstehung und Entwicklung von Sternen runden die Darstellung ab.

Einen besonderen Schwerpunkt legen die Autoren auf die relativistische Visualisierung. In zwei Kapiteln bekommt der Leser einen Überblick über verschiedene Techniken in der speziellen und allgemeinen Relativitätstheorie. Anhand von Beispielen können die der Alltagserfahrung scheinbar widersprechenden Vorhersagen der Relativitätstheorie besser fassbar gemacht werden. Die daraus gewonnenen Abbildungen und begleitenden Videos erweitern das Verständnis der im Text behandelten Themen.

Das Buch richtet sich besonders an Studierende der Physik und verwandter Studiengänge, die sich einen Überblick über die Relativitätstheorie und ihre Anwendungsgebiete verschaffen möchten, aber auch interessierte Laien können damit interessante Einsichten gewinnen.