Spezielle und allgemeine Relativitätstheorie - Grundlagen, Anwendungen in Astrophysik und Kosmologie sowie relativistische Visualisierung

Dieses Lehrbuch verknüpft die mathematischen Grundlagen der speziellen und allgemeinen Relativitätstheorie mit zahlreichen Anwendungsgebieten aus Physik und Astronomie. Neben der Diskussion von klassischen Experimenten, welche die Vorhersagen der Relativitätstheorie bestätigen, wird ein Fokus auf die Kosmologie als Anwendung der Relativitätstheorie gesetzt. Die Behandlung der Physik kompakter stellarer Objekte, d. h. von weißen Zwergen, Neutronensternen und Schwarzen Löchern, mit einem kurzen Abschnitt zur Entstehung und Entwicklung von Sternen runden die Darstellung ab.

Einen besonderen Schwerpunkt legen die Autoren auf die relativistische Visualisierung. In zwei Kapiteln bekommt der Leser einen Überblick über verschiedene Techniken in der speziellen und allgemeinen Relativitätstheorie. Anhand von Beispielen können die der Alltagserfahrung scheinbar widersprechenden Vorhersagen der Relativitätstheorie besser fassbar gemacht werden. Die daraus gewonnenen Abbildungen und begleitenden Videos, die über die SN More Media App zugänglich sind, erweitern das Verständnis der im Text behandelten Themen.

In der vorliegenden zweiten Auflage haben die Autoren vor allem neuere Entwicklungen (z.B. zum Thema Gravitationswellen) aufgenommen und zudem viele kleinere Verbesserungen und Ergänzungen vorgenommen. 

Das Buch richtet sich besonders an Studierende der Physik und verwandter Studiengänge, die sich einen Überblick über die Relativitätstheorie und ihre Anwendungsgebiete verschaffen möchten, aber auch interessierte Laien können damit interessante Einsichten gewinnen.

Inhaltsverzeichnis:

Einführung.- SPEZIELLE RELATIVITÄTSTHEORIE.- Der Weg zur speziellen Relativitätstheorie.- Die Lorentz-Transformation.- Physikalische Folgen der Lorentz-Invarianz.- Mathematischer Formalismus der SRT.- Relativistische Mechanik.- Kovariante Formulierung der Elektrodynamik.- Visuelle Effekte bei hohen Geschwindigkeiten.- Visualisierung in der SRT.- ALLGEMEINE RELATIVITÄTSTHEORIE.- Das Äquivalenzprinzip als Basis der ART.- Riemann'sche Geometrie.- Die Einstein'schen Feldgleichungen.- Die Schwarzschild-Metrik.- Die Kerr-Metrik.- Gravitationswellen.- Visualisierung in der ART.- STERNENTWICKLUNG.- Sternentstehung.- Innere Struktur von Sternen.- Energieproduktion in Sternen.- Weiße Zwerge.- Neutronensterne.- Klassifizierung von Sternen.- KOSMOLOGIE.- Hinführung zur Kosmologie.- Modellannahmen zur Struktur des Universums.- Die Feldgleichungen für die FLRW-Metrik.- Allgemeine Energieformen.- Überlegungen zur kosmologischen Beobachtung.- SN Ia als Standardkerzen für das junge Universum.- Die Kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung.- Die ersten Momente.- ANHANG.- Wichtige Zahlenwerte und Konstanten.