Spezielle und allgemeine Relativitätstheorie

Grundlagen, Anwendungen in Astrophysik und Kosmologie sowie relativistische Visualisierung

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Author: Sebastian Boblest,Thomas Müller,Günter Wunner

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 366247767X

Category: Science

Page: 553

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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 interessierten Laien können damit interessante Einsichten gewinnen.

Spezielle und allgemeine Relativitätstheorie für Bachelorstudenten

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Author: Reinhard Meinel

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3662498561

Category: Science

Page: 316

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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.

Relativitätstheorie aktuell

Ein Beitrag zur Einheit der Physik

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Author: Ernst Schmutzer

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3322801136

Category: Science

Page: 224

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Allgemeine Relativitätstheorie für jedermann

Grundlagen, Experimente und Anwendungen verständlich formuliert

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Author: Bernd Sonne

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3658241292

Category: Science

Page: 69

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Dieses essential vermittelt auf eingängige Weise, worum es bei Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie geht und weshalb sie von so großer Bedeutung für die Wissenschaft und den Alltag ist. Zu Beginn erläutert Bernd Sonne die zugrunde liegenden Prinzipien und einige Beispiele der Speziellen Relativitätstheorie, anschließend geht er ausführlich auf die Allgemeine Relativitätstheorie ein. Anschauliche Gedankenexperimente verdeutlichen die Ausführungen. So werden die Theorien des wohl bedeutendsten Physikers des zwanzigsten Jahrhunderts, der unser physikalisches Weltbild revolutionierte, für jedermann – auch ohne spezielle Vorkenntnisse – nachvollziehbar. In dieser zweiten Auflage wurden einige Kapitel überarbeitet und neue Themen hinzugefügt: Änderung von Zeit und Raum in der ART, Laufzeitverzögerung von Radarsignalen, Flug mit Atomuhren und das Experiment Gravity Probe B. Der Autor Dr. Bernd Sonne studierte Physik an der Universität Hamburg und promovierte am Forschungszentrum DESY. Einsteins Relativitätstheorien gehörten schon seit dem Studium zu seinem besonderen Interessensgebiet, das er auch während seiner beruflichen IT-Laufbahn weiter verfolgt hat.

Der neue Kosmos

Einführung in die Astronomie und Astrophysik

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Author: Albrecht Unsöld,Bodo Baschek

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3662065290

Category: Science

Page: 580

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Der neue Kosmos bietet in überschaubarem Umfang eine zusammenhängende Einführung in das Gesamtgebiet der Astronomie und Astrophysik. Der korrigierte und erweiterte Nachdruck trägt dem rasanten Fortschritt der astronomischen Forschung und Beobachtungsmöglichkeiten in den zwei Jahren seit dem ersten Erscheinen der 7. Auflage Rechnung. Die wichtigsten neuen Ergebnisse, vor allem bei unserem Planetensystem, bei der Neutrinostrahlung der Sonne, bei den fernsten Galaxien und Quasaren sowie bei der Entwicklung des Universums werden berücksichtigt.

Allgemeine Relativitätstheorie und Gravitationswellen

Eine Einführung für Lehramtsstudierende

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Author: Jonas Pohl

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3658171251

Category: Science

Page: 243

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Jonas Pohl liefert eine didaktisch aufbereitete Einführung in die Gedankenwelt der Allgemeinen Relativitätstheorie. Er gibt einen Einblick in die Grundlagen von 100 Jahren Relativitätstheorie und spannt dabei den Bogen von der Speziellen Relativitätstheorie im Jahr 1905 bis hin zum aktuellsten Ereignis, der Entdeckung der Gravitationswellen im Frühjahr 2015. Der Autor bietet damit besonders Studierenden des Lehramts die Möglichkeit, die Essenz der Allgemeinen Relativitätstheorie in verständlicher und nachvollziehbarer Weise zu erfassen.

Teubner-Taschenbuch der Mathematik. 2 (2003)

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Author: Günter Grosche,Eberhard Zeidler

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 9783519210085

Category: Mathematics

Page: 830

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Das Teubner-Taschenbuch der Mathematik erfüllt aktuell, umfassend und kompakt alle Erwartungen, die an ein mathematisches Nachschlagewerk gestellt werden. Es vermittelt ein lebendiges und modernes Bild der heutigen Mathematik. Als Handbuch begleitet es die Studierenden vom ersten Semester an und der Praktiker nutzt es als unentbehrliches Nachschlagewerk. Der Teil II dieses erfolgreichen Werkes behandelt die vielfältigen Anwendungen der Mathematik in Informatik, Operations Research und mathematischer Physik. Das thematische Spektrum reicht von Tensoranalysis, Maßtheorie und Funktionalanalysis über Dynamische Systeme und Variationsrechnung bis zu Mannigfaltigkeiten, Riemannscher Geometrie, Liegruppen und Topologie.

Astronomy and Astrophysics Abstracts

Literature 1982

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Author: S. Böhme,W. Fricke,H. Hefele,I. Heinrich,W. Hofmann,D. Krahn,V. R. Matas,L. D. Schmadel,G. Zech

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 3662123347

Category: Science

Page: 778

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Astronomy and Astrophysics Abstracts, which has appeared in semi-annual volumes since 1969, is devoted to the recording, summarizing and indexing of astronomical publications throughout the world. It is prepared under the auspices of the International Astronomical Union (according to a resolution adopted at the 14th General Assembly in 1970). Astronomy and Astrophysics Abstracts aims to present a comprehensive documenta tion of literature in all fields of astronomy and astrophysics. Every effort will be made to ensure that the average time interval between the date of receipt of the original literature and publication of the abstracts will not exceed eight months. This time interval is near to that achieved by monthly abstracting journals, compared to which our system of accumu lating abstracts for about six months offers the advantage of greater convenience for the user. Volume 31 contains literature published in 1982 and received before July 15, 1982; some older literature which was received late and which is not recorded in earlier volumes is also included. We acknowledge with thanks contributions to this volume by Dr. J. Bouska, Prague, who surveyed journals and publications in Czech and supplied us with abstracts in English .

Gravitation und Physik kompakter Objekte

Eine Einführung in die Welt der Weißen Zwerge, Neutronensterne und Schwarzen Löcher

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Author: Max Camenzind

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3662478390

Category: Science

Page: 391

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Mit diesem Buch taucht der Leser ein in die exotische Welt der kompakten Sterne. Der Autor ermöglicht eine verständliche Übersicht über die Entstehung, Eigenschaften und die Physik hinter astrophysikalischen Objekten wie Weiße Zwerge, Neutronensterne oder Schwarzen Löchern. Nach einer Einführung zur Klassifizierung und Entwicklung von Sternen, werden die notwendigen Grundlagen von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie erläutert, die zum Verständnis benötigt werden. Anhand von konkreten astrophysikalischen Objekten wird der Leser anschließend in die Geheimnisse der Gravitation und Physik kompakter Objekte eingeführt. Abgerundet wird das Thema mit einem Kapitel zur Entstehung und Detektion von Gravitationswellen, die in den kommenden Jahren mit advLIGO und advVIRGO detektiert werden sollen. Der Leser erhält Antworten auf spannende Fragen wie: Wie sollen wir uns einen Weißen Zwerg oder gar ein Schwarzes Loch vorstellen? Was bedeutet die Chandrasekhar Masse? Gibt es Schwarze Löcher wirklich in unserem Universum? Welche Bedeutung hat die Relativitätstheorie auf diesem Gebiet? Dieses Buch eignet sich in seiner Verknüpfung von Astronomie und Physik sehr gut für Bachelor- und Masterausbildung in Physik und Astronomie, aber auch interessierte Laien können hier einen Einstieg in das Thema finden. Mit diesem Buch soll auch ein Beitrag zur Würdigung der Leistung Albert Einsteins vor 100 Jahren geleistet werden, ohne dessen Allgemeine Relativitätstheorie das Verständni s von kompakten Objekten nicht möglich gewesen wäre.

Astrophysik

Eine Einführung in Theorie und Grundlagen

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Author: Karl-Heinz Spatschek

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3662554674

Category: Science

Page: 603

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Von weißen Zwergen und schwarzen Löchern: Diese Einführung in Grundlagen und Theorie vermittelt anschaulich und kompakt ein Verständnis der Physik des Universums. Dargestellt werden die wichtigen physikalischen Modelle, mit denen die Sterne beschrieben werden können. Viele der faszinierenden Phänomene unseres Universums lassen sich so quantitativ untersuchen.

Allgemeine Relativitätstheorie

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Author: Torsten Fließbach

Publisher: Springer

ISBN: 3662531062

Category: Science

Page: 381

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Das vorliegende Buch ergänzt die beliebte Reihe zur Theoretischen Physik von Professor Fließbach. Leser finden in diesem Buch die Grundlagen der Allgemeinen Relativitätstheorie, angefangen bei der Speziellen Relativitätstheorie und den physikalischen und mathematischen Grundlagen der ART. Besprochen werden anschließend statische Gravitationsfelder, Gravitationswellen, Sternmodelle. Die letzten Kapitel widmen sich der Kosmologie. Dieses Buch wird von Studierenden und Dozenten, die sich mit der Theoretischen Physik im Rahmen einer Kursvorlesung auseinandersetzen, für die anschauliche und gut strukturierte Darstellung des Stoffes geschätzt und empfohlen. Der Autor liefert eine klare physikalische Diskussion der Materie und behandelt auch die anspruchsvolle Mathematik verständlich. Im Buch sind mehr als 40 Übungsaufgaben mit Lösungen enthalten. In der siebten Auflage wurde das vorliegende Buch aktualisiert und korrigiert, insbesondere die Themen Gravitationswellen und Dunkle Energie im Rahmen der Kosmologie wurden auf den neuesten Stand der Forschung gebracht. Der Autor Torsten Fließbach habilitierte sich 1977 an der TU München in Theoretischer Kernphysik. Seit 1979 ist er Professor für Theoretische Physik an der Universität Siegen.

Raum Zeit Relativität

Relativistische Phänomene in Theorie und Beispiel

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Author: Roman Sexl,Herbert K. Schmidt

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3662096730

Category: Science

Page: 208

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In diesem Buch haben wir versucht, die vielfache Bedeutung aufzuzeigen, welche die Relativitätstheorie heute hat: Sie ist zunächst - zusammen mit der Quanten theorie - eine der wichtigsten Grundlagen der modernen Physik, die vor allem in den Laboratorien der Hochenergiephysik ständige Anwendung fmdet. Die Messung räumlicher und zeitlicher Abstände stellt aber auch eine fUr die Praxis wichtige Aufgabe dar. 60 Jahre nach der Aufstellung der Relativitätstheorie durch Einstein ist heute die Meßtechnik so weit vorgeschritten, daß die Ergebnisse der Relativitäts theorie fUr die Technik der Zeitmessung und fUr Ortungsaufgaben von Bedeutung sind. Raum und Zeit gehören ferner zu den ältesten Anliegen philosophischen Denkens. Ober die Verknüpfung dieser Ideenwelt mit den Aussagen der Physik gibt es ein Spektrum von Ansichten, das wir nur andeuten konnten. Schließlich 2 war die berühmte Formel E = mc einer der ausschlaggebenden politischen Fakto ren unseres Jahrhunderts, so daß die Ergebnisse der Physik hier in besonders direk ter Weise technische und politische Bedeutung erlangten. Sie können dieses Buch auf drei Arten benützen: Wenn Sie sich fUr einfache Her leitungen der wichtigsten Ergebnisse der Relativitätstheorie interessieren, dann sollten Sie die Kapitell bis 7,13. 1 bis 13. 3, 14, 15 und 16. 1 lesen. Darin werden die physikalischen Aussagen der Theorie mit elementaren Methoden abgeleitet. Wollen Sie tiefer in die Ergebnisse der Theorie eindringen, dann ergänzen Sie diese Studien durch die Lektüre der Kapitel 8 bis 11.

Kleines 1x1 der Relativitätstheorie

Einsteins Physik mit Mathematik der Mittelstufe

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Author: Gottfried Beyvers,Elvira Rosenbaum

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3540852026

Category: Science

Page: 358

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Der Wunsch, Einsteins Theorien zu verstehen, ist unter naturwissenschaftlich Interessierten weit verbreitet - doch bleibt er meist unerfüllt. Dieses Buch bietet eine einzigartige neue Chance: Mit anschaulichen Gedankenexperimenten, exakten Abbildungen, treffenden Analogien werden Leser behutsam in die Zeitdehnung, das Zwillingsparadoxon, Schwarze Löcher oder die Rotverschiebung des Lichts eingeführt. Diese und viele weitere relativistische Effekte werden hier erstmals mit einfachsten mathematischen Werkzeugen zugänglich gemacht.

Einsteins Theorien

Spezielle und Allgemeine Relativitätstheorie für interessierte Einsteiger und zur Wiederholung

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Author: Bernd Sonne,Reinhard Weiß

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642347657

Category: Science

Page: 292

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Schon wieder ein Buch über Relativitätstheorie? Ja - aber eines wie keines! Denn dies ist ein Buch, das trotz seines anspruchsvollen Inhalts eine breite Leserschaft ansprechen möchte. Einsteins Prinzipien der Speziellen und der Allgemeinen Relativitätstheorie (SRT und ART) werden einleuchtend erklärt, so dass sie leicht zu verstehen sind. Zwei Autoren mit verschiedenen fachlichen Hintergründen zeigen unterschiedliche Wege hinein in Einstein Theorien - und verwenden dabei klare Argumente und kommentierte Rechnungen sowie viele Beispiele aus der Praxis. Ein Schwerpunkt des Buches ist das berühmte Zwillingsparadoxon, das sowohl aus Sicht der SRT als auch der ART mit nachvollziehbaren Rechnungen aufgelöst wird. Alles in allem ein Buch das Oberstufenschüler, Studenten der Physik, wie aber auch begeisterte Leser anderer Fachrichtungen gleichermaßen ansprechen wird: eben alle, die schon längst einmal - oder nochmal - Einsteins Theorien kennenlernen wollten. Bernd Sonne studierte Physik an der Universität Hamburg und promovierte am DESY. Einsteins Relativitätstheorien gehörten schon seit dem Studium zu seinem besonderen Interessensgebiet. Reinhard Weiß studierte Medizin und promovierte an der Universität Rostock. Ab 2003 studierte er Physik an der Universität Bremen. Neben seiner Tätigkeit als niedergelassener Orthopäde verfasste er für seine beiden Töchter als Ergänzung zum gymnasialen Lehrstoff Texte zu wesentlichen Inhalten der speziellen Relativitätstheorie.

Geometrie der Raumzeit

Eine mathematische Einführung in die Relativitätstheorie

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Author: Rainer Oloff

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3322942600

Category: Mathematics

Page: 246

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Die Relativitätstheorie ist in ihren Kernaussagen nicht mehr umstritten, gilt aber noch immer als kompliziert und nur schwer verstehbar. Das liegt unter anderem an dem aufwendigen mathematischen Apparat, der schon zur Formulierung ihrer Ergebnisse und erst recht zum Nachvollziehen der Argumentation notwendig ist. In diesem Lehrbuch werden die mathematischen Grundlagen der Relativitätstheorie systematisch entwickelt, das ist die Differentialgeometrie auf Mannigfaltigkeiten einschließlich Differentiation und Integration. Die Spezielle Relativitätstheorie wird als Tensorrechnung auf den Tangentialräumen dargestellt. Die zentrale Aussage der Allgemeinen Relativitätstheorie ist die Einsteinsche Feldgleichung, die die Krümmung zur Materie in Beziehung setzt. Ausführlich werden die relativistischen Effekte im Sonnensystem einschließlich der Schwarzen Löcher behandelt. Dieser Text richtet sich an Studierende der Physik und der Mathematik und setzt nur Grundkenntnisse aus der klassischen Differential- und Integralrechnung und der Linearen Algebra voraus.