Roman U. Sexl

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Alle Bücher von Roman U. Sexl

Roman U. SexlWeiße Zwerge - Schwarze Löcher
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Weiße Zwerge - Schwarze Löcher
Weiße Zwerge - Schwarze Löcher
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Erschienen am 01.01.1979
Roman U. SexlWei E Zwerge - Schwarze Locher
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Wei E Zwerge - Schwarze Locher
Wei E Zwerge - Schwarze Locher
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Erschienen am 23.01.2001
Roman U. SexlRaum, Zeit, Relativität
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Raum, Zeit, Relativität
Roman U. SexlGravitation und Kosmologie
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Gravitation und Kosmologie
Gravitation und Kosmologie
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Erschienen am 01.03.1995
Roman U. SexlPhysik und Experiment. Begleitheft
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Physik und Experiment. Begleitheft
Physik und Experiment. Begleitheft
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Erschienen am 01.11.1982
Roman U. SexlWas die Welt zusammenhält
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Was die Welt zusammenhält
Was die Welt zusammenhält
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Erschienen am 01.07.1990
Roman U. SexlEinführung in die Physik. Bd.2
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Einführung in die Physik. Bd.2

Neue Rezensionen zu Roman U. Sexl

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PhilippWehrlis avatar

Rezension zu "Wei E Zwerge - Schwarze Locher" von Roman U. Sexl

Eine Ahnung von Relativitätstheorie
PhilippWehrlivor einem Jahr

Während die spezielle Relativitätstheorie mathematisch überraschend einfach zu handhaben ist, bringt die allgemeine Relativitätstheorie selbst die meisten Physiker an die ihre Grenzen. Während die spezielle Relativitätstheorie schon der Satz von Pythagoras reicht, um die wichtigsten Formeln herzuleiten, spielt sich die allgemeine Relativitätstheorie im gekrümmten Raum ab, wo der Satz von Pythagoras abgeändert werden muss, und zwar in allen Richtungen der Raumzeit auf unterschiedliche Weise.

Da mag es den Neuling beruhigen, dass die Autoren die Krümmung der Raumzeit nur am Rande erwähnen und das Rechnen mit der gekrümmten Geometrie gar nicht erst beginnen. Stattdessen verwenden sie eine Newtonsche Annäherung an die Relativitätstheorie, in der zusätzlich zur Newtonschen Physik postuliert wird, es könne kein Objekt schneller sein als das Licht im Vakuum.

Damit kann man tatsächlich einige überraschende Erkenntnisse herleiten. Wenn z. B. ein Lichtstrahl in einem Gravitationsfeld ‚hinunter fällt’ nimmt seine Energie und daher auch seine Frequenz zu. Daraus leiten die Autoren korrekt her, dass Uhren weiter unten langsamer laufen als oben. Mit ähnlichen Argumenten berechnen sie auch die Lichtablenkung an grossen Massen (bis auf den Faktor 2, um den sich schon Einstein getäuscht hat), die Perihelverschiebung, die Einstein überzeugte, dass er richtig liegt und einige weitere Effekte in der Nähe grosser Massen.

Die Sexls berechnen die Entwicklungen verschiedener Sternentypen: Weisse Zwerge, Neutronensterne, Pulsare und schwarze Löcher. Zwar kann man mit der Newtonschen Näherung nicht verstehen, weshalb nichts aus einem schwarzen Loch entweichen kann. Aber man kriegt doch einen gewissen Eindruck davon, dass hier etwas bisher Unbekanntes passieren muss. Die Autoren geben dazu einige Beispiele von rotierenden schwarzen Löchern, erklären die berühmte Hawking Strahlung und die unterdessen auch experimentell nachgewiesenen Gravitationswellen. Spannend sind auch die abschliessenden zwei Kapitel zu Dynamik und Geometrie des Kosmos.

Wie alle Bücher von Roman Sexl didaktisch hervorragend und sehr sorgfältig geschrieben. Ideal als erster Kontakt mit der allgemeinen Relativitätstheorie. Die Autoren holen wohl alles heraus, was es zum Thema allgemeine Relativität und Kosmologie zu sagen gibt, - solange man sich nicht auf die gekrümmte Geometrie einlassen will. Einige einfache mathematische Techniken, wie sie etwa auf Matura- / Abiturniveau vorkommen werden vorausgesetzt. Im Anschluss an jedes Kapitel sind einige Übungsaufgaben.

Achtung: Das Buch ‚Gravitation und Kosmologie’ von Roman Sexl und Helmuth Urbantke ist zwei bis drei gewaltige Stufen anspruchsvoller und nur noch für Vollprofis verständlich.

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PhilippWehrlis avatar

Rezension zu "Raum, Zeit, Relativität" von Roman U. Sexl

Ein ausgezeichneter Einstieg in die spezielle Relativitätstheorie
PhilippWehrlivor einem Jahr

Wer Einsteins spezielle Relativitätstheorie verstehen möchte, ist mit diesem Buch gut beraten. Eine Alternative ist allenfalls ‚Eine Einführung in die Physik 3. Materie in Raum und Zeit’, von Sexl, Raab und Streeruwitz. Wie alle Bücher, an denen Sexl beteiligt ist, ist auch dieses didaktisch hervorragend und sehr sorgfältig geschrieben.

Die spezielle Relativitätstheorie handelt von Bewegungen in der flachen Raumzeit, im Gegensatz zur allgemeinen Relativitätstheorie, in welcher die Gravitationskraft mit einer Krümmung der Raumzeit erklärt wird. Die Mathematik, die für die spezielle Relativitätstheorie nötig ist, ist bemerkenswert einfach. Um die wichtigsten Formeln herzuleiten, muss man nur gerade den Satz von Pythagoras kennen.

Die Schlussfolgerungen daraus sind aber so erschütternd, dass man selbst die einfachsten Rechnungen kaum glauben kann. Ich habe damals die gleichen paar Rechnungen eine Woche lang immer wieder durchgerechnet, bis ich von den Formeln überzeugt war. Die Formeln sagen:

dass der gleiche Massstab für verschiedene Beobachter unterschiedlich lang sein kann,
dass die Zeit nicht für alle Beobachter gleich schnell läuft,
dass ‚gleichzeitig’ nicht für alle Beobachter das gleiche bedeutet,
dass die träge Masse grösser ist, wenn ein Körper bewegt ist,
dass Geschwindigkeitsvektoren auf eine völlig neuartige Art addiert werden müssen, weil bei der Addition nie etwas Grösseres als die Lichtgeschwindigkeit herauskommen darf.

Es scheint paradoxe Situationen zu geben, etwa wenn von zwei Beobachtern beide sagen, die Zeit des anderen laufe langsam. Aber beide haben Recht. Schliesslich ist auch Einsteins berühmte Formel E=mc^2 eine Folge der speziellen Relativitätstheorie. Auch sie wird im Buch erklärt. Ein weiteres Phänomen der speziellen Relativitätstheorie ist die elektromagnetische Kraft.

Besonders aufschlussreich finde ich das Kapitel 9 zur Kausalität, in dem gezeigt wird, weshalb sich nichts mit mehr als Lichtgeschwindigkeit bewegen kann. Wäre nämlich irgend ein Objekt schneller als das Licht im Vakuum, dann könnte man eine Zeitmaschine bauen, was zu Paradoxien führen würde. Ein Zeitreisender könnte dann nämlich seinen eigenen Grossvater im Kindesalter töten und er könnte damit seine eigene Geburt verhindern. Da dies offensichtlich widersinnig ist, kann wohl nichts schneller sein als das Licht.

Schön ist auch die Einführung, weshalb es überhaupt eine neue Theorie brauchte: Die von James Clerk Maxwell zusammengestellten Formeln zum Elektromagnetismus sind in Newtons Weltbild unsinnig. Denn man kann mit ihnen die Geschwindigkeit von elektromagnetischen Wellen berechnen, aber nirgends steht, relativ zu was diese Geschwindigkeit gemessen wird. Elektromagnetische Wellen haben immer die gleiche Geschwindigkeit, auch wenn du ihnen entgegeneilst oder wenn die Lampe zu dir hin bewegt wird. Dies widerspricht dem gesunden Menschenverstand grundsätzlich, wird aber von Experimenten so bestätigt. Es ist lobenswert, dass die Autoren nicht nur das Michelson-Morley Experiment schildern, sondern aufzeigen, dass auch eine Reihe von anderen Experimenten nach einer neuen Theorie verlangten.

Das Buch ist als Lehrbuch konzipiert. Nach jedem Kapitel stehen einige Übungsaufgaben, zu denen am Ende des Buches auch Lösungen zu finden sind.

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