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Das Buch behandelt 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. Schwerpunkte sind dabei:Schwarzschild-Lösung mit den Einsteinschen planetaren Effekten, exotische Himmelskörper (Quasare, Pulsare, Neutronensterne, Schwarze Löcher), Gravitationswellen. Ein besonderes Kapitel widmet sich den Symmetrien und Erhaltungsgesetzen in der Reletivitätstheorie sowie den damit verbundenen Fragen aus der Theorie der Elementarteilchen. Historische und erkenntnistheoretische Fragen werden ebenfalls behandelt.

 

 

Aus dem Inhalt:

Kurzbiographie Albert Einsteins 11 // 1 Vorrelativistische Physik 21 / 1.1 Das Physikverständnis von Aristoteles und Galilei 21 / 1.2 Newtonsche Mechanik und Gravitationstheorie: Newtons Auffassung von Raum und Zeit, Grundgesetze der mechanischen Bewegung und der Gravitation 26 / 1.3 Inertialsystem und Nichtinertialsystem, Galileisches Relativitätsprinzip 34 / 1.4 Maxwellsche Theorie des Elektromagnetismus 42 / 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 47 // 2 Weitere Experimente zur Vorbereitung_oder Bestätigung der Speziellen Relativitätstheorie 56 / 2.1 Astronomische Aberration 56 / 2.2 Doppler-EfFekt 58 / 2.3 Trouton-Noble-Versuch 59 / 2.4 Wienscher Versuch 59 / 2.5 Fizeauscher Mitführungsversuch 60 / 2.6 Messung der Lebensdauer von Myonen 61 / 2.7 Sagnac-Versuch 61 / 2.8 Michelson-Gale-Versuch 62 // 3 Speziell-relativistische Physik 63 / 3.1 Die Vorläufer der Speziellen Relativitätstheorie 63 / 3.2 Das Spezielle Relativitätsprinzip und die Lorentz-Transformation 66 / 3.3 Die Entdeckung der Vierdimensionalität der Raum-Zeit (Minkowski-Raum) 72 / 3.4 Speziell-relativistische Theorienbildung: Mechanik, Elektromagnetik und Quantenmechanik 80 / 3.5 Einige Folgerungen aus der Speziellen Relativitätstheorie 84 / 3.5.1 Speziell-relativistische Längenkontraktion 84 / 3.5.2 Speziell-relativistische Zeitdilatation 87 / 3.5.3 Relativierung der Gleichzeitigkeit 88 / 3.5.4 Kausalität der Zeitfolge 89 / 3.5.5 Zwillingsparadoxon 89 / 3.5.6 Veränderlichkeit der Masse 92 / 3.5.7 Masse-Energie-Relation 94 / 3.5.8 Additionstheorem der Geschwindigkeiten 97 / 3.6 Die Grenzen der Speziellen Relativitätstheorie 98 // 4 Allgemein-relativistische Physik 101 / 4.1 Einsteins Weg zur Allgemeinen Relativitätstheorie 101 / 4.2 Das Wesen der Allgemeinen Relativitätstheorie 114 / 4.2.1 Zum Schöpfungsprozeß großer Theorien 114 / 4.2.2 Allgemeines Relativitätsprinzip 115 / 4.2.3 Gravitation als Krümmung der Raum-Zeit 121 / 4.2.4 Problem der Absolutheit von Beschleunigung und Rotation 123 / 4.2.5 Machsches Prinzip 125 / 4.2.6 Die Relativitätstheorie in einem logischen Schema ihrer Bestandteile 129 / 4.3 Einige Folgerungen aus der Einsteinschen Gravitationstheorie 131 / 4.3.1 Problem der exakten Lösungen 131 / 4.3.2 Schwarzschild-Lösung 133 / 4.3.3 Periheldrehung der Planeten 135 / 4.3.4 Ablenkung elektromagnetischer Wellen an der Sonne 137 / 4.3.5 Gravitative Frequenzverschiebung bei einer elektromagnetischen Welle 139 / 4.3.6 Hafele-Keating-Experiment 142 / 4.3.7 Shapiro-Experiment 144 / 4.3.8 Quasare 146 / 4.3.9 Pulsare, Neutronensterne 149 / 4.3.10 Schwarze Löcher 152 / 4.3.11 Gravitationswellen 158 / 4.4 Kosmologie 166 / 4.4.1 Zur Vorgeschichte der Kosmologie 166 / 4.4.2 Hubbles Entdeckungen: Approximative Homogenität und Isotropie, kosmologische Rotverschiebung und Weltexpansion 169 / 4.4.3 Thermische Hintergrundstrahlung 171 / 4.4.4 Friedman-Modell des Kosmos 172 // 5 Symmetrie und Erhaltung in der Relativitätstheorie 184 / 5.1 Das Wesen physikalischer Erhaltungssätze 184 / 5.2 Erhaltungssätze in der Speziellen Relativitätstheorie 187 / 5.3 Erhaltungssätze in der Allgemeinen Relativitätstheorie 188 // 6 Zur Einheit der Physik 192 / 6.1 Allgemeine Gesichtspunkte 192 / 6.2 Die Elementarteilchen und die vier fundamentalen Wechselwirkungen 196 / 6.3 Einheitliche Feldtheorie in der 4-dimensionalen Raum-Zeit 199 / 6.4 Einheitliche Feldtheorie vom Kaluza-Klein-Typ in einem 5-dimensionalen Raum mit Riemannscher Geometrie 201 / 6.5 Einheitliche Feldtheorie in einem 5-dimensionalen projektiven Raum 203 / 6.6 Ausklang 206 // Literatur 215 / Sachverzeichnis 217 / Namensverzeichnis 221