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Das Buch behandelt nach einer historischen Einführung mit der vorrelativistischen Physik als Ausgangspunkt die Grundlagen der Speziellen Relativitätstheorie (Experimente, Lorentz-Transformation, Vierdimensionalität der Raum-Zeit, Längenkontraktion, Zeitdilatation, Relativierung der Gleichzeitigkeit, Zwillingsparadoxon, Massenveränderlichkeit, Masse-Energie-Relation u.a.). Darauf aufbauend wird der Übergang zur Allgemeinen Relativitätstheorie vollzogen, wobei neben dem Allgemeinen Relativitätsprinzip die Einsteinsche Gravitationstheorie und die daraus hervorgehende Kosmologie eingehend behandelt werden. Schwerpunkt sind dabei: Schwarzschild-Lösung mit den Einsteinschen planetaren Effekten, exotische Himmelskörper (Quasare, Pulsare, Neutronensterne, Schwarze Löcher), Gravitationswellen. Ein besonderer Abschnitt des Buches widmet sich den Symmetrien und Erhaltungsgesetzen in der Relativitätstheorie sowie den damit verbundenen Fragen der Theorie der Elementarteilchen. Das Buch schließt mit tiefgründigen Betrachtungen zur Einheit der Physik ab, wobei das Problem einer einheitlichen Feldtheorie der Physik im Mittelpunkt steht. An entscheidenden Stellen des Buches werden historische und erkenntnistheoretische Fragen behandelt.
List of contents
Kurzbiographie Albert Einsteins.- 1 Vorrelativistische Physik.- 1.1 Das Physikverständnis von Aristoteles und Galilei.- 1.2 Newtonsche Mechanik und Gravitationstheorie: Newtons Auffassung von Raum und Zeit, Grundgesetze der mechanischen Bewegung und der Gravitation.- 1.3 Inertialsystem und Nichtinertialsystem, Galileisches Relativitätsprinzip.- 1.4 Maxwellsche Theorie des Elektromagnetismus.- 1.5 Die Krise in der Newtonschen Mechanik und in der Elektromagnetik-Optik am Ende des 19. Jahrhunderts. Das Michelson-Experiment und der Zusammenbruch der Ätherhypothese.- 2 Weitere Experimente zur Vorbereitung oder Bestätigung der Speziellen Relativitätstheorie.- 2.1 Astronomische Aberration.- 2.2 Doppler-Effekt.- 2.3 Trouton-Noble-Versuch.- 2.4 Wienscher Versuch.- 2.5 Fizeauscher Mitführungsversuch.- 2.6 Messung der Lebensdauer von Myonen.- 2.7 Sagnac-Versuch.- 2.8 Michelson-Gale-Versuch.- 3 Speziell-relativistische Physik.- 3.1 Die Vorläufer der Speziellen Relativitätstheorie.- 3.2 Das Spezielle Relativitätsprinzip und die Lorentz-Transformation.- 3.3 Die Entdeckung der Vierdimensionalität der Raum-Zeit (Minkowski-Raum.- 3.4 Speziell-relativistische Theorienbildung: Mechanik, Elektromagnetik und Quantenmechanik.- 3.5 Einige Folgerungen aus der Speziellen Relativitätstheorie.- 3.6 Die Grenzen der Speziellen Relativitätstheorie.- 4 Allgemein-relativistische Physik.- 4.1 Einsteins Weg zur Allgemeinen Relativitätstheorie.- 4.2 Das Wesen der Allgemeinen Relativitätstheorie.- 4.3 Einige Folgerungen aus der Einsteinschen Gravitationstheorie.- 4.4 Kosmologie.- 5 Symmetrie und Erhaltung in der Relativitätstheorie.- 5.1 Das Wesen physikalischer Erhaltungssätze.- 5.2 Erhaltungssätze in der Speziellen Relativitätstheorie.- 5.3 Erhaltungssätze in der AllgemeinenRelativitätstheorie.- 6 Zur Einheit der Physik.- 6.1 Allgemeine Gesichtspunkte.- 6.2 Die Elementarteilchen und die vier fundamentalen Wechselwirkungen.- 6.3 Einheitliche Feldtheorie in der 4-dimensionalen Raum-Zeit.- 6.4 Einheitliche Feldtheorie vom Kaluza-Klein-Typ in einem 5-dimensionalen Raum mit Riemannscher Geometrie.- 6.5 Einheitliche Feldtheorie in einem 5-dimensionalen projektiven Raum.- 6.6 Ausklang.- Literatur.- Namensverzeichnis.
About the author
Prof. em. Dr. Ernst Schmutzer promovierte 1955 an der Universität Rostock. Nach seiner Habilitation 1958 an der Universität Jena wurde er dort 1960 Professor für Theoretische Physik. Seine wissenschaftliche Arbeit umfasst u.a. die Relativitätstheorie, Kosmologie, Quantentheorie und Philosophie. Von 1990 bis 1993 war er Rektor der Universität Jena.
