Spezielle und allgemeine Relativitätstheorie für Bachelorstudenten

1. Front Matter

   Pages i-ix

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2. Spezielle Relativitätstheorie (SRT)

   1. Front Matter

      Pages 1-1

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   2. Einführung

      • Reinhard Meinel

      Pages 3-9

   3. Der Minkowski-Raum – die Raumzeit der SRT

      • Reinhard Meinel

      Pages 11-25

   4. Lorentz-Transformationen

      • Reinhard Meinel

      Pages 27-39

   5. Vierervektoren und Vierertensoren

      • Reinhard Meinel

      Pages 41-52

   6. Relativistische Punktmechanik

      • Reinhard Meinel

      Pages 53-66

   7. Andere Teilgebiete der Physik im Rahmen der SRT

      • Reinhard Meinel

      Pages 67-80

3. Allgemeine Relativitätstheorie (ART)

   1. Front Matter

      Pages 81-81

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   2. Grundideen

      • Reinhard Meinel

      Pages 83-89

   3. Geometrie der Raumzeit

      • Reinhard Meinel

      Pages 91-106

   4. Physik in der gekrümmten Raumzeit

      • Reinhard Meinel

      Pages 107-121

   5. Die Einstein’schen Feldgleichungen

      • Reinhard Meinel

      Pages 123-133

   6. Der Newton’sche Grenzfall

      • Reinhard Meinel

      Pages 135-142

   7. Die Schwarzschild-Lösung

      • Reinhard Meinel

      Pages 143-152

   8. Die klassischen Effekte der ART

      • Reinhard Meinel

      Pages 153-169

   9. Kugelsymmetrische Sternmodelle

      • Reinhard Meinel

      Pages 171-184

   10. Die Schwarzschild-Lösung als Schwarzes Loch

       • Reinhard Meinel

       Pages 185-195

   11. Das Wirkungsprinzip der ART

       • Reinhard Meinel

       Pages 197-208

   12. Ausblick

       • Reinhard Meinel

       Pages 209-215

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.

• SRT
• ART
• Kosmologie
• Raumzeit
• Vierervektoren
• Albert Einstein
• Lorentz-Transformation
• Einstein Gleichungen

• Physikalisch-Astronomische Fakultät, Friedrich-Schiller-Universität Jena , Jena, Germany

  Reinhard Meinel

Reinhard Meinel (geb. 1958) hat in Jena Physik studiert und wurde dort 1984 promoviert. Nach zweijähriger Arbeit in der Mikroelektronikindustrie in Dresden und fünfjähriger astrophysikalischer Forschung in Potsdam kehrte er 1991 an die Friedrich-Schiller-Universität Jena zurück, wo er sich 1992 habilitierte, Mitglied einer Max-Planck-Arbeitsgruppe war und seit 1999 als Professor für theoretische Physik tätig ist. Seine Forschungsinteressen liegen hauptsächlich auf den Gebieten der Gravitationstheorie und der relativistischen Astrophysik.

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