Raum, Zeit, Relativität

von Roman U. Sexl 
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Raum, Zeit, Relativität
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Ein ausgezeichneter Einstieg in Albert Einsteins spezielle Relativitätstheorie

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Inhaltsangabe zu "Raum, Zeit, Relativität"

Die klassischen Begriffe Raum und Zeit wurden durch die Entwicklung der Speziellen Relativitätstheorie mit neuen Inhalten gefüllt. Die Abkehr von der Newtonschen Vorstellung eines absolut vorhandenen Raums und einer absolut geltenden Zeit und das Zusammenfügen von Raum und Zeit zu einer vierdimensionalen Raumzeit führten zu einem neuen Weltbild, dessen Ausstrahlung sich nicht auf die Physik beschränkt, sondern auch Philosophie, Kunst und Politik bestrifft.

Buchdetails

Aktuelle Ausgabe
ISBN:9783540415497
Sprache:
Ausgabe:Flexibler Einband
Umfang:208 Seiten
Verlag:Vieweg+Teubner

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    PhilippWehrlis avatar
    PhilippWehrlivor einem Jahr
    Kurzmeinung: Ein ausgezeichneter Einstieg in Albert Einsteins spezielle Relativitätstheorie
    Ein ausgezeichneter Einstieg in die spezielle Relativitätstheorie

    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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