Details

Relativitätstheorie für Dummies

Für Dummies 1. Aufl.

von: Helmut Hetznecker
17,99 €
Verlag:	Wiley-VCH
Format:	EPUB
Veröffentl.:	12.12.2018
ISBN/EAN:	9783527805563
Sprache:	deutsch
Anzahl Seiten:	424

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Beschreibungen

Titelbeschreibung

Sie wollten schon immer die bekannte Formel E = mc² verstehen? Oder Sie gucken einfach gerne in den Sternenhimmel und staunen über die unendliche Weite des Universums? Vielleicht möchten Sie auch schlichtweg mehr über Galileo Galilei, Johannes Kepler, Isaac Newton oder Albert Einstein erfahren? Da liegen Sie mit diesem Buch goldrichtig. Angefangen bei den Grundlagen der Relativitätstheorie erklärt Ihnen Dr. Helmut Hetznecker anschaulich, einfach und mit einer großen Portion Witz, was es bedeutet, wenn sich Zeit ausdehnt, sich Raum verkürzt, sich Massen vergrößern oder das Universum expandiert.

Inhaltsverzeichnis

Über Den Autoren 7 Einführung 19 Über dieses Buch 20 Konventionen in diesem Buch 21 Was Sie nicht lesenmüssen 21 Törichte Annahmen über den Leser 21 Wie dieses Buch aufgebaut ist 22 Teil I: Der Weg zur modernen Physik 22 Teil II: Spezielle Relativitätstheorie 23 Teil III: Allgemeine Relativitätstheorie 23 Teil IV: Der Top-Ten-Teil 24 Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 24 Wie es weitergeht 24 Teil I Der Weg Zur Modernen Physik 25 Kapitel 1 Das Klassische Relativitätsprinzip 27 Was ist Bewegung ? 28 Vom Koordinatensystem 30 ... zum Bezugssystem 32 Kapitel 2 Der Weg Zur Klassischen Mechanik 35 Der Vater der Naturwissenschaften 35 Beobachter trifft Analytiker: Brahe und Kepler 37 Isaac Newton begründet die moderne Physik 40 Ganz besondere Bezugssysteme 44 Newtons Raum und Zeit 45 Kapitel 3 Newtons Vermächtnis 49 Kinematik: Nichts als die reine Bewegung 50 Geschwindigkeit verbindet Ort und Zeit 51 Die nächste Stufe auf der Differenzialleiter: Beschleunigung 55 Die Geschwindigkeit als Vektor 56 Nach vorne mit Wucht: Der Impuls 56 Impulserhaltung 56 Der Chef in der Mechanikabteilung: Die Energie 58 Energie geht nicht verloren 60 Dynamik: Von den Kräften und ihren Wirkungen 65 Zwei ungleiche Brüder: Masse und Gewicht 66 Bewegungsgleichungen 67 Kapitel 4 Klassisches Koordinaten-Hopping: Die Galilei-Transformation 69 Gegeneinander bewegte Bezugssysteme 70 Der Veränderung trotzen: Das Invarianzprinzip 74 Kapitel 5 Maxwell Und Das Licht 79 Elektrizität und Magnetismus im Wandel der Zeit 79 Elektrizität wird eine Wissenschaft 81 Von Elektrizität und Magnetismus zum Elektromagnetismus 82 Bewegte Ladungen im Magnetfeld 87 Die Maxwell’schen Gleichungen 89 Der Elektromagnetismus schlägt Wellen 91 Die Vermessung des Lichts 94 Nicht zu fassen: Der Äther 99 Seltsame Sache, klare Muster: Interferenz 101 Äther ade 104 Licht im Ätherwind 105 Das Experiment von Michelson und Morley 106 Kapitel 6 Es Ächzt Und Knirscht Im Weltgetriebe 111 Aberration und die Mitführungsthese 111 Hendrik A. Lorentz’ erstaunliche Interpretation des Michelson-Experiments 114 Ist die Elektrodynamik Galilei-invariant? 117 Welche Lichtgeschwindigkeit misst ein Astronaut? 117 Was soll die Ladung im Magnetfeld tun? 118 Teil II Spezielle Relativitätstheorie 121 Kapite 7 Ein Genie Und Seine Zeit, Die Erste 123 Von München über Italien in die Schweiz 123 Der Autodidakt 125 Patentangestellter dritter Klasse 126 Das Wunderjahr 127 Kapitel 8 Die Postulate Der Speziellen Relativitätstheorie 129 Einsteins Reise mit dem Licht 129 Das Ende des Äthers 131 Die Einstein’schen Postulate 132 Das erste Postulat 132 Das zweite Postulat 132 Kapitel 9 Die Lorentz-Transformation Oder: Alles Hat Seinen Preis 135 Einsteins Weg zur Lorentz-Transformation 137 Die Lorentz-Transformation im Überblick 140 Kapitel 10 Das Ende Der Absoluten Zeit 143 Von der ruhenden zur bewegten Lichtuhr 143 Lichtuhr im Waggon, die Erste: Ruhe 144 Lichtuhr im Waggon, die Zweite: Bewegung 145 Warum sich die Zeitdilatation versteckt 148 Beispiel 1: Ein vorbeifahrendes Auto 149 Beispiel 2: Ein Düsenjet mit Schallgeschwindigkeit 149 Beispiel 3: Die Voyager-Sonde 149 Beispiel 4: Eine Reise zur Wega (Teil I) 150 Die Lichtgeschwindigkeit als Grenze 152 Wie man Uhren synchronisiert 153 Die Eisenbahn und die Zähmung der Zeit 155 Die Tücken der Gleichzeitigkeit 156 Klassische Gleichzeitigkeit 157 Relative Gleichzeitigkeit 159 Kapitel 11 Über Kurz Oder Lang: Die Längenkontraktion 161 Wie man Längenmisst 162 Längen verkürzen sich 163 Längenkontraktion und Lorentz-Transformation 166 Längenkontraktion à la Einstein und Lorentz 167 Kapitel 12 Die (Scheinbar) Paradoxe Welt Der Relativitätstheorie 169 Eine Reise zur Wega (Teil II) 169 Die erstaunlich lange Reise der Myonen 170 Kommt ein Speerwerfer nach Hause 171 Die kinematische Version 172 Die dynamische Version 174 Das Zwillingsparadoxon 178 Die Abreise 179 Der Umstieg 180 Die Rückkehr 181 Begegnen sich zwei Raumschiffe – das Additionstheorem 183 Schlechte Nachrichten: Schneller als das Licht? 186 Magnetismus ist relative 188 Kapitel 13 Es Wird Vierdimensional: Die Raumzeit 191 Die Raumzeit ist ein Daumenkino 192 Die Sache mit der Zeitachse 194 Zwei in Einem: Minkowski-Diagramme 195 Spezielle Relativitätstheorie in Minkowski-Diagrammen 198 Die Relativität der Gleichzeitigkeit 198 Die Zeitdilatation 199 Die Längenkontraktion 200 Das Zwillingsparadoxon 201 Das Scheunenparadoxon 204 Wie man Abstände in der Raumzeit misst 205 Kausalität, ein Fels in der Brandung 209 Uhren als Weltlinienmesser 212 Kapitel 14 Masse Und Energie 215 Mehr Speed, mehr Masse 216 Neuer Impuls und neue Kraft 218 Noch einmal: c als absolute Grenzgeschwindigkeit 219 Die Mutter aller Formeln 221 Die Bedeutung der Einstein’schen Formel 230 Aus dem Nichts, zurück ins Nichts – Paarerzeugung und Paarvernichtung 230 Treffen sich zwei Protonen: Teilchenbeschleuniger 231 Wenn eins plus eins nicht zwei ergibt – der Massendefekt 232 Die Entfesselung der Bindungsenergie 234 Sonnenenergie aus mc2 236 Eine verblüffende Erkenntnis Ihr Gewicht betreffend 238 Teil III Allgemeine Relativitätstheorie 241 Kapitel 15 Ein Genie Und Seine Zeit, Die Zweite 243 Der akademische Durchbruch 243 Auf nach Berlin 244 Der Weg zur Allgemeinen Relativitätstheorie 245 Die Geburt der Legende 246 Kapitel 16 Die Spezielle Relativitätstheorie Auf Dem Silbertablett 249 Kapitel 17 Newtons Gravitation 253 Die erste Theorie von Allem 253 Newtons Formel 254 Herrscherin über das Universum 256 Die Gravitation verrät einen neuen Planeten 257 Warum Newtons Gravitation für Einstein nicht genug war 257 Die Verschiebung des Merkurperihels 258 Die Newton’sche Gravitation und das Relativitätsprinzip 259 Kapitel 18 Beschleunigung Und Trägheitskräfte 261 Die Kraft beim Bremsen und Beschleunigen 261 Die Fliehkraft 262 Kapitel 19 Das Äquivalenzprinzip 265 Das Einstein’sche Äquivalenzprinzip 265 Träge Masse und schwere Masse 265 Rätsel in der Kiste, die Erste: Freier Fall versus Schwerelosigkeit 270 Einfach nur Masse 274 Was ist Schwerelosigkeit? 275 Inertialsysteme in der Krise 276 Kugelstoß in der Kiste 277 Kugelstoß im freien Fall 277 Newton im Schwimmbad 278 Eine kleine Sprachkonvention 282 Eine Zwischenbilanz 282 Kapitel 20 Die Rotierende Scheibe: Ein Geometrischer Stresstest 285 Das Setup 285 Die Uhren 286 Die Maßstäbe 286 Die Raumgeometrie 287 Kapitel 21 Uhren (Und Maßstäbe) Im Schwerefeld 291 Die frei fallende Uhr 291 Uhren im Hochhaus 292 Uhren in einer Rakete 295 Frei im leeren Raum 295 Beschleunigt im leeren Raum 296 Ruhend im Schwerefeld 297 Frei fallend im Schwerefeld 297 Die gravitative Rotverschiebung 298 Maßstäbe im Schwerefeld 299 Kapitel 22 Licht Auf Krummen Wegen 301 Ein Lichtstrahl in der Kiste 301 Woher das Licht weiß, wo es hin soll 302 Mit der Sonnenfinsternis zum Durchbruch 305 Gravitationslinsen 308 Kapitel 23 Über Dem Tellerrand Der Schulgeometrie 311 Euklidische und gekrümmte Räume 311 Mit rechten Dingen 312 Krumme Dreiecke 312 Eine Reise zum Nordpol 313 Schön eingebettet 315 Positive und negative Krümmung 316 Möglichst gerade Kurven 317 Ziemlich ebene Gebiete 319 Zusammenfassung: Nichteuklidische Geometrie 320 Kapitel 24 Fremde Gezeiten Oder Inertialsysteme In Der Krise 323 Vertrautes auf den Kopf gestellt 323 Zurechtgestutzte Inertialsysteme 325 Ebbe und Flut 329 Kapitel 25 Das Geodätenprinzip 331 Geodäten weisen den freien Fall 331 Kometenbahnen im interstellaren Raum 332 Kometenbahnen im Sonnensystem 334 Das Geodätenprinzip 338 Räumliche Schattenbahnen 339 Eine Geodäte für jeden Fall 341 Der Ursprung der Fallbeschleunigung 342 Kapitel 26 Das Wesen Der Schwerkraft 345 Was ist »Schwere«? 345 Gravitation ist keine Kraft (aber was dann?) 347 Kapitel 27 Die Einstein’schen Feldgleichungen 349 Die Feldgleichung(en) der klassischen Gravitation 350 Die Feldgleichung der Allgemeinen Relativitätstheorie 351 Maß-Regeln oder die Metrik 353 Kapitel 28 Eine Besondere Lösung: Die Schwarzschild-Metrik 357 Kugelkoordinaten 358 Die Schwarzschild-Metrik 360 Der zeitliche Term 361 Der radiale Term 364 Kapitel 29 Gravitation Ad Absurdum: Schwarze Löcher 369 Wie Sterne enden 369 Rote Riesen 370 Weiße Zwerge 370 Neutronensterne 372 Schwarze Löcher 373 Eine Reise in ein Schwarzes Loch 374 Was Sie dabei erleben 375 Was Ihr Freund beobachtet 376 Schwarze Löcher im Universum 376 Ein Monster im Zentrum der Milchstraße 377 Aktive galaktische Kerne 378 Kapitel 30 Schwingende Raumzeit: Gravitationswellen 383 Die Elastizität der Raumzeit 383 Der direkte Nachweis 385 Kapitel 31 Das Expandierende Universum 389 Das Kosmologische Prinzip 389 Die Friedmann-Lösung 391 Die Jahrtausendentdeckung 393 Das kosmologische Standardmodell 398 Der Nachhall des Urknalls 399 Die mittlere Materiedichte Ωm 400 Dunkle Materie 401 Dunkle Energie 403 Das ΛCDM-Modell 405 Kapitel 32 Ein Genie Und Seine Zeit, Die Dritte Und Letzte 407 Enttäuschte Hoffnung 407 Gottes Würfel 408 Deutschland adieu 409 Einstein und die Bombe 410 Friedensbotschafter unter Beobachtung 411 Teil IV Der Top-Ten-Teil 413 Kapitel 33 Eine hemmungslos subjektive Auswahl der zehn interessantesten Zitate Albert Einsteins 415 Kapitel 34 Die (Außer Einstein) 10 + 1 Wichtigsten Personen Auf Dem Weg Zur Relativitätstheorie 417 Galilei Galileo 417 Isaac Newton 417 Michael Faraday 418 Bernhard Riemann 418 James Clerk Maxwell 418 Albert A. Michelson 419 Hendrik Antoon Lorentz 419 Henri Poincaré 419 Hermann Minkowski 420 Marcel Grossmann 420 Sir Arthur Eddington 420 Stichwortverzeichnis 421

Rezension

"... Eine der derzeit besten Einführungen in die Spezielle und Allgemeine Relativitätstheorie auf mittlerem Niveau." (EKZ im Dezember 2018)

Autorenportrait

Dr. Helmut Hetznecker studierte Physik an der Universität Regensburg, promovierte in theoretischer Astrophysik und war als Postdoc mehrere Jahre am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg und an der LMU München beschäftigt. Er ist Autor mehrerer Bücher sowie zahlreicher Artikel und arbeitet seit 2010 als TV-Journalist u.a. für mehrere ZDF/3sat-Wissenschaftsmagazine.