Eleven most important original papers on special and general theories. Seven by Einstein, two by Lorentz, one each by Minkowski and Weyl.

An in depth exploration of how Clifford algebras and spinors have been sparking collaboration and bridging the gap between Physics and Mathematics. This collaboration has been the consequence of a growing awareness of the importance of algebraic and geometric properties in many physical phenomena, and of the discovery of common ground through various touch points: relating Clifford algebras and the arising geometry to so-called spinors, and to their three definitions (both from the mathematical and physical viewpoint). The main points of contact are the representations of Clifford algebras and the periodicity theorems. Clifford algebras also constitute a highly intuitive formalism, having an intimate relationship to quantum field theory. The text strives to seamlessly combine these various viewpoints and is devoted to a wider audience of both physicists and mathematicians. Among the existing approaches to Clifford algebras and spinors this book is unique in that it provides a didactical presentation of the topic and is accessible to both students and researchers. It emphasizes the formal character and the deep algebraic and geometric completeness, and merges them with the physical applications.

Im Alter von 21 Jahren hat W. Pauli einen Handbuchartikel zur Relativitatstheorie verfasst, der bis heute gelesen und zitiert wird. Er ist wohl der beruhmteste Text zum Thema und wurde nicht zuletzt von A. Einstein begeistert gewurdigt. Die vorliegende Neuausgabe enthalt den Originalartikel sowie weitere, teilweise recht ausfuhrliche Erganzungen, die Pauli im Jahre 1956 fur die englische Ausgabe schrieb. Eine Reihe von Anmerkungen des Herausgebers dienen daruber hinaus als Lesehilfen und zeigen Verbindungen zu modernen Entwicklungen auf."

Newton's Philosophiae Naturalis Principia Mathematica provides a coherent and deductive presentation of his discovery of the universal law of gravity. The Principia is, in fact, a model for all mathematical physics.

Representing a decade's work from one of the world's most distinguished physicists, this major publication is, as far as is known, the first comprehensive analysis of Newton's Principia without recourse to secondary sources. Chandrasekhar analyses some 150 propositions which form a direct chain leading to Newton's formulation of his universal law of gravitation. In each case, Newton's proofs are arranged in a linear sequence of equations and arguments, avoiding the need to unravel the necessarily convoluted style of Newton's connected prose. In almost every case, a modern version of the proofs is given to bring into sharp focus the beauty, clarity, and breathtaking economy of Newton's methods. Chandrasehkar's work is an attempt by a distinguished practising scientist to read and comprehend the enormous intellectual achievement of the Principia. This book will stimulate great interest and debate among the scientific community, illuminating the brilliance of Newton's work under the steady gaze of Chandrasekhar's rare perception.

Exact solutions to Einstein 's equations have been useful for the understanding of general relativity in many respects. They have led to such physical concepts as black holes and event horizons, and helped to visualize interesting features of the theory. This volume studies the solutions to the Ernst equation associated to Riemann surfaces in detail. In addition, the book discusses the physical and mathematical aspects of this class analytically as well as numerically.

"Dies ist kein Lehrbuch der theoretischen Physik, auch kein Kompendium der Physikgeschichte ..., vielmehr eine recht anspruchsvolle Sammlung historischer Miniaturen zur Vergangenheit der theoretischen Physik - ihrer "Sternstunden," wenn man so will. Frei vom Zwang, etwas Erschopfendes vorlegen zu mussen, gelingt dem Autor etwas Seltenes: einen "lebendigen" Zugang zum Ideengebaude der modernen Physik freizulegen, ... zu zeigen, wie Physik in praxi entsteht... Als Vehikel seiner Absichten dienen dem Autor geschichtliche Fallstudien, insgesamt sieben an der Zahl. Aus ihnen extrahiert er das seiner Meinung nach Lehrhafte, dabei bestrebt, mathematische Anachronismen womoglich zu vermeiden... Als Student hatte ich mir diese gescheiten Essays zum Werden unserer heutigen physikalischen Weltsicht gewunscht. Sie sind originell, didaktisch klug und genieren sich auch nicht, von der Faszination zu sprechen, die ... von der Physik ausgeht. Unnotig darauf hinzuweisen, das sie ein grundliches "konventionelles" Studium weder ersetzen wollen noch konnen, sie vermogen aber, dazu zu ermuntern." #"Astronomische Nachrichten (zur englischen " "Ausgabe)"#1"

The Physical World offers a grand vision of the essential unity of physics that will enable the reader to see the world through the eyes of a physicist and understand their thinking. The text follows Einstein's dictum that 'explanations should be made as simple as possible, but no simpler', to give an honest account of how modern physicists understand their subject, including the shortcomings of current theory. The result is an up-to-date and engaging portrait of physics that contains concise derivations of the important results in a style where every step in a derivation is clearly explained, so that anyone with the appropriate mathematical skills will find the text easy to digest. It is over half a century since The Feynman Lectures in Physics were published. A new authoritative account of fundamental physics covering all branches of the subject is now well overdue. The Physical World has been written to satisfy this need. The book concentrates on the conceptual principles of each branch of physics and shows how they fit together to form a coherent whole. Emphasis is placed on the use of variational principles in physics, and in particular the principle of least action, an approach that lies at the heart of modern theoretical physics, but has been neglected in most introductory accounts of the subject.

This book has its roots in a series of collaborations in the last decade at the interface between statistical physics and cosmology. The speci?c problem which initiated this research was the study of the clustering properties of galaxies as revealed by large redshift surveys, a context in which concepts of modern statistical physics (e. g. scale-invariance, fractality. . ) ?nd ready application. In recent years we have considerably broadened the range of problems in cosmology which we have addressed, treating in particular more theoretical issues about the statistical properties of standard cosmological models. What is common to all this research, however, is that it is informed by a perspective and methodology which is that of statistical physics. We can say that, beyond its speci?c scienti?c content, this book has an underlying thesis: such interdisciplinary research is an exciting playground for statistical physics, and one which can bring new and useful insights into cosmology. The book does not represent a ?nal point, but in our view, a marker in the development of this kind of research, which we believe can go very much further in the future. Indeed as we complete this book, new developments - which unfortunately we have not been able to include here - have been made on some of the themes described here. Our focus in this book is on the problem of structure in cosmology.

This text explores how Clifford algebras and spinors have been sparking a collaboration and bridging a gap between Physics and Mathematics. This collaboration has been the consequence of a growing awareness of the importance of algebraic and geometric properties in many physical phenomena, and of the discovery of common ground through various touch points: relating Clifford algebras and the arising geometry to so-called spinors, and to their three definitions (both from the mathematical and physical viewpoint). The main point of contact are the representations of Clifford algebras and the periodicity theorems. Clifford algebras also constitute a highly intuitive formalism, having an intimate relationship to quantum field theory. The text strives to seamlessly combine these various viewpoints and is devoted to a wider audience of both physicists and mathematicians. Among the existing approaches to Clifford algebras and spinors this book is unique in that it provides a didactical presentation of the topic and is accessible to both students and researchers. It emphasizes the formal character and the deep algebraic and geometric completeness, and merges them with the physical applications. The style is clear and precise, but not pedantic. The sole pre-requisites is a course in Linear Algebra which most students of Physics, Mathematics or Engineering will have covered as part of their undergraduate studies.

It is commonly assumed that if the Sun suddenly turned into a black hole, it would suck Earth and the rest of the planets into oblivion. Yet, as prominent author and astrophysicist Jeffrey Bennett points out, black holes don't suck. With that simple idea in mind, Bennett begins an entertaining introduction to Einstein's theories of relativity, describing the amazing phenomena readers would actually experience if they took a trip to a black hole. The theory of relativity reveals the speed of light as the cosmic speed limit, the mind-bending ideas of time dilation and curvature of spacetime, and what may be the most famous equation in history: E = mc2. Indeed, the theory of relativity shapes much of our modern understanding of the universe. It is not "just a theory"-every major prediction of relativity has been tested to exquisite precision, and its practical applications include the Global Positioning System (GPS). Amply illustrated and written in clear, accessible prose, Bennett's book proves anyone can grasp the basics of Einstein's ideas. His intuitive, nonmathematical approach gives a wide audience its first real taste of how relativity works and why it is so important to science and the way we view ourselves as human beings.

In 1921, five years after the appearance of his comprehensive paper on general relativity and twelve years before he left Europe permanently to join the Institute for Advanced Study, Albert Einstein visited Princeton University, where he delivered the Stafford Little Lectures for that year. These four lectures constituted an overview of his then-controversial theory of relativity. Princeton University Press made the lectures available under the title "The Meaning of Relativity," the first book by Einstein to be produced by an American publisher. As subsequent editions were brought out by the Press, Einstein included new material amplifying the theory. A revised version of the appendix "Relativistic Theory of the Non-Symmetric Field," added to the posthumous edition of 1956, was Einstein's last scientific paper.

Bose-Einstein condensation represents a new state of matter and is one of the cornerstones of quantum physics, resulting in the 2001 Nobel Prize. Providing a useful introduction to one of the most exciting fields of physics today, this text will be of interest to a growing community of physicists, and is easily accessible to non-specialists alike.

... schon wieder ein neues Buch iiber die Spezielle Relativitatstheorie. Wozu? Es gibt doch wirklich genug gute Biicher zu diesem Thema. Das ist eigentlich auch unsere Ansicht; warum wir dann doch dieses Manuskript fertiggestellt haben, ist eine Verkettung eher ungewollter Umstande. 2uerst entstand, als Folge eines leichtsinnigen Versprechens, das ich H6rern meiner Vorlesung - nicht ahnend, wieviel Zeit die Ausarbeitung erfordern wiirde - gegeben hatte, eine Reinschrift der Vorlesungsvor- bereitung. Dieses Skript fand, wie man heute sagt., eine erstaunliche Akzeptanz, vermutlich, weil die modernen yom Fernsehen verw6hn- ten Studenten in Vorlesungen nicht mehr gerne mitschreiben, sondern Vorlesungen mehr als Unterhaltungsveranstaltungen ansehen wollen. Nachdem damit fUr uns dieser Punkt abgehakt war und die Leh- re wieder etwas hinter die Forschung zuriicktreten sollte, kam Herr Schwarz yom Verlag Vieweg und wollte das Skript als Lehrbuch her- ausbringen, was grundsatzlich natiirlich kein Problem gewesen ware, heutzutage ist ja alles cameraready im Computer. Aber Herr Schwarz, als moderner Physiker, meinte, ein heutiges Buch iiber spezielle Relati- vitatstheorie miiBte 'rf, ..v enthalten und nicht das zwar praktische, aber altmodische i von Minkowski. Da er damit im Prinzip recht hatte, ging die Formuliererei ab Kapitel 5 von neuem los.

On Albert Einstein's seventy-sixth and final birthday, a friend gave him a simple toy made from a broomstick, a brass ball attached to a length of string, and a weak spring. Einstein was delighted: the toy worked on a principle he had conceived fifty years earlier when he was working on his revolutionary theory of gravitya principle whose implications are still confounding physicists today.

Starting with this winning anecdote, Anthony Zee begins his animated discussion of phenomena ranging from the emergence of galaxies to the curvature of space-time, evidence for the existence of gravity waves, and the shape of the universe in the first nanoseconds of creation and today. Making complex ideas accessible without oversimplifying, Zee leads the reader through the implications of Einstein's theory and its influence on modern physics. His playful and lucid style conveys the excitement of some of the latest developments in physics, and his new Afterword brings things even further up-to-date.

Das Lehrbuch soll Studierende mit Interesse an den theoretischen Naturwissenschaften, deren Kenntnisse im wesentlichen aus einem Grundkurs der Differential- und Integralrechnung wie etwa fur Ingenieurfacher bestehen, in die klassische Feldtheorie mit modernen mathematischen Methoden einfuhren. Dementsprechend sind die Tensoranalysis und die Differentialgeometrie die mathematischen Themen, die Geometrie der Raum-Zeit und das Prinzip der Relativitat im Zusammenhang mit den Grundgesetzen der Elektrodynamik und der Gravitation die physikalischen. Mit Rucksicht auf die Mathematik der Relativitatstheorie, aber auch aus didaktischen Erwagungen, gliedert sich der Text in zwei Teile. Um den Leser unter einfacheren Anforderungen an das Vorstellungsvermogen mit der Methodik vertraut zu machen, wird zunachst der affine und euklidische Raum den mathematischen Objekten zugrundegelegt, um verallgemeinernd zur komplexeren Geometrie auf Mannigfaltigkeiten und Riemannschen Raumen hinuberfuhren zu konnen. Die Tensoranalysis in ebenen und gekrummten Raumen wird durch eine Einfuhrung in die spezielle und allgemeine Relativitatstheorie erganzt und abgeschlossen, wobei die Geometrie der Raum-Zeit und die Formulierung der Grundgesetze sowie mathematische Folgerungen zur Sprache kommen.

Gitter messen, wenn WH dafUr ausschlieBlich geometrische Gebilde verwenden, wel che in diesem Gitter auch physikalisch existieren? Physikalische Objekte, die dafUr in Frage kommen, sind Versetzungen, welche in jedem Kristall in einer ungeheuer groBen Zahl vorhanden sind. Wir suchen dann einmal nach solchen, physikalisch stabilen Formen dieser Versetzungen, die geeignet sind, uns ein MaB fUr eine Lange zu liefern, sowie Ferner nach physikalisch stabilen, schwingenden Versetzungen, die uns eine Schwingungsdauer fUr eine Uhr hergeben. Dies gelingt mit einer sehr ge nau untersuchten Gleichung fUr Versetzungen in Kristallen, mit der sog. sine Gordon - Gleichung, fUr die wir eine denkbar einfache physikalische BegrUndung angeben konnen. Darauf aufbauend werden wir dann einen relativistischen Effekt nach dem andern entdecken, am Ende auch das Prinzip von der universellen Konstanz einer ausgezeichneten Signalgeschwindigkeit, welche hier auf dem Gitter definiert ist: Die Kontinuumsnaherung eines Kristallgitters wird als Modell einer relativistischen Raum - Zeit erkennbar. Die Grundidee, die zu dieser Reduktion der relativistischen Phanomene auf be grifflich leichter faBbare Aussagen fuhrt, laBt sich kurz so formulieren: FUr die physikalischen Konstituenten eines idealen Raumgitters postulieren wir die Axio matik der Newtonschen Mechanik. Aber erst die auf diesem Gitter existierenden, lokalen Abweichungen von der idealen Struktur (Konfigurationen von Versetzun gen im KristaII) besitzen in bezug auf dieses Gitter diejenigen tragen Massen, deren Bewegung wir beobachten und fUr deren Bewegung wir dann - innerhalb relativ leicht Uberschaubarer GUltigkeitsgrenzen - die Gesetze der SpezieIIen Relativitats theorie finden."

Enjoy Our Universe is a guide for an enjoyable visit to the Universe. The "Universe" refers to all "observable things," ranging in size from the entire cosmos to elementary particles. This small tome on fundamental physics, cosmology, Higgs bosons, time travel and all that, is unlike any other analogous book. Its scientific statements are correct or, at least, they coincide with the opinions held by the vast majority of experts. It establishes clear distinctions between things we know for sure - in the sense of having strong observational support for them - and things that we know that we do not know, or we do not understand. In this sense, it is scientifically honest. In descriptions of our Universe and of the way it functions, beauty is a recurring word. In an attempt to portray its beauty from the eyes of the beholder, the book is profusely illustrated. Its offbeat, tongue-in-cheek illustrations greatly enhance its readability, particularly in those chapters whose understanding, admittedly, requires a little extra effort. This book's idiosyncracies remind us of our own smallness and eccentricities even as we read about the logic, function and magnificence of the Universe.

This book is an introduction to gravitational waves and related astrophysics. It provides a bridge across the range of astronomy, physics and cosmology that comes into play when trying to understand the gravitational-wave sky. Starting with Einstein's theory of gravity, chapters develop the key ideas step by step, leading up to the technology that finally caught these faint whispers from the distant universe. The second part of the book makes a direct connection with current research, introducing the relevant language and making the involved concepts less mysterious. The book is intended to work as a platform, low enough that anyone with an elementary understanding of gravitational waves can scramble onto it, but at the same time high enough to connect readers with active research - and the many exciting discoveries that are happening right now. The first part of the book introduces the key ideas, following a general overview chapter and including a brief reminder of Einstein's theory. This part can be taught as a self-contained one semester course. The second part of the book is written to work as a collection of "set pieces" with core material that can be adapted to specific lectures and additional material that provide context and depth. A range of readers may find this book useful, including graduate students, astronomers looking for basic understanding of the gravitational-wave window to the universe, researchers analysing data from gravitational-wave detectors, and nuclear and particle physicists.

This text is more conceptually and mathematically than experimentally orientated, elaborating on the underlying logic and dwelling on the subtleties and apparent paradoxes. In this updated edition additional examples and problems have been included.

Die Sprache und die Methoden der modernen Differentialgeometrie sind in der vergangenen Dekade immer mehr in die theoretische Physik eingedrungen. Was vor 15 Jahren, als das Buch zuerst als Vorlesungsskriptum herauskam, noch extravagant erschien, ist heute ein Gemeinplatz. Dies hat mich in der Ansicht gestarkt, dass die Studenten der theoretischen Physik diese Sprache lernen mussen, je eher desto besser. Schliesslich werden sie die Professoren des 21. Jahrhunderts sein und es ware absurd, wurden sie dann die Mathematik des 19. Jahrhunderts lehren. Daher habe ich in der neuen Auflage auf dieser Symbolik beharrt, einige Fehler korrigiert und ein Kapi- tel uber Eichtheorien hinzugefugt. Da es sich gezeigt hat, dass sie die fundamentalen Wechselwirkungen beschreiben und ihre Struktur zumindest auf dem klassischen Ni- veau hinreichend klar ist, scheinen sie mir zur Minimalausrustung zu gehoeren, uber die jeder Theoretiker verfugen muss. Mit Bedauern musste ich davon Abstand nehmen, die neueren Entwicklungen der Kosmologie und Kaluza-Klein-artige Theorien aufzu- nehmen, aber ich fuhlte mich an mein ursprungliches Versprechen gebunden, den Studenten keine theoretischen Spekulationen aufzuburden, fur die es keine sichere experimentelle Evidenz gibt. Vielen Physikern bin ich fur Hinweise bezuglich dieses Bandes sehr verpflichtet. Insbesondere P. Aichelburg, H. Rumpf und vor allem H. Urbantke haben zahlreiche Korrekturen und Verbesserungen angebracht. I. Dahl-Jensen sei dafur gedankt, dass sie manche nach Gefuhl angefertigte Zeichnungen mit dem Computer ins richtige Lot gebracht hat.

In den letzten Dekaden hat das Gebiet der klassischen dynamischen Systeme eine beachtliche Renaissance erlebt, und manches, was beim erst en Erscheinen dieses Kur- ses als mathematisch zu hochgestochen erschien, ist heute Gemeingut der aktiven Physiker geworden. Das Ziel der Neuauflage ist es, . dieser Entwicklung zu dienen, indem ich versucht habe, das Buch leserfreundlicher zu gestalten und Fehler auszu- merzen. Da schon die erste Auflage ffir eine einsemestrige Vorlesung reichlich beladen war, wurde neues Material nur in dem Mafie aufgenommen, als anderes weggelassen oder vereinfacht werden konnte. Eine Erweiterung muf3te jedoch das Kapitel mit dem Be- weis des KAM-Satzes erfahren, urn dem neuen Trend in der Physik Rechnung zu tragen. Dieser besteht nicht nur in der Verwendung feinerer mathematischer Hilfs- mittel, sondern auch in einer Neubewertung des Wortes "fundamental". Was frfiher als Schmutzeffekt abgetan wurde, erscheint heute als Folge eines tieferen Prinzips. Ja so- gar diese Keplerschen Gesetze, welche die Radien der Planetenbahnen bestimmen und die man als mystischen Unsinn gerne verschwieg, scheinen in Richtung einer Wahrheit zu deuten, die sich oberflachlicher Betrachtung verschlief3t: SchachteluI). g vollkomme- ner platonischer Korper ffihrt zu Verhaltnissen von Radien, die irrational sind, aber algebraischen Gleichungen niederer Ordnung genfigen. Gerade solche Irrationalzahlen lassen sich am schlechtesten durch rationale approximieren, und Bahnen mit diesem Radiusverhaltnis sind gegenfiber gegenseitigen Storungen am robustesten, da sie am wenigsten unter Resonanzeffekten leiden. In letzter Zeit wurden einige fiberraschende Resultate fiber chaotische Systeme gefunden, doch hat ten deren Beweise leider den Rahmen dieses Buches gesprengt und muf3ten unterbleiben.