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This book discusses in detail the special theory of relativity
without including all the instruments of theoretical physics,
enabling readers who are not budding theoretical physicists to
develop competence in the field. An arbitrary but fixed inertial
system is chosen, where the known velocity of light is measured.
With respect to this system a moving clock loses time and a moving
length contracts. The book then presents a definition of
simultaneity for the other inertial frames without using the
velocity of light. To do so it employs the known reciprocity
principle, which in this context serves to provide a definition of
simultaneity in the other inertial frames. As a consequence, the
Lorentz transformation is deduced and the universal constancy of
light is established. With the help of a lattice model of the
special theory of relativity the book provides a deeper
understanding of the relativistic effects. Further, it discusses
the key STR experiments and formulates and solves 54 problems in
detail.
This book presents an alternative representation of Einstein's
Special Theory of Relativity, which makes Special Relativity much
more comprehensible. Moreover, one will come across a fundamental
relationship between the Special Theory of Relativity and the
mechanics of space lattice. In all previous formulations, the
Einsteinian special principle of relativity, in one or the other
form is used as the starting point for Special Relativity. In
correspondence to this principle, one takes it as granted apriori,
that all observers independent of their uniform motion to each
other measure one and the same propagation velocity of a light
signal. This book is thought of as a lecture for physicists,
mathematicians and computer scientists and concentrates on the
students of these fields. The book should reach a broad circle of
interested readers from the fields of natural sciences and
philosophy and provide and invigorating experience for engineers.
This book presents an alternative representation of Einstein's
Special Theory of Relativity, which makes Special Relativity much
more comprehensible. Moreover, one will come across a fundamental
relationship between the Special Theory of Relativity and the
mechanics of space lattice. In all previous formulations, the
Einsteinian special principle of relativity, in one or the other
form is used as the starting point for Special Relativity. In
correspondence to this principle, one takes it as granted apriori,
that all observers independent of their uniform motion to each
other measure one and the same propagation velocity of a light
signal. This book is thought of as a lecture for physicists,
mathematicians and computer scientists and concentrates on the
students of these fields. The book should reach a broad circle of
interested readers from the fields of natural sciences and
philosophy and provide and invigorating experience for engineers.
This book discusses in detail the special theory of relativity
without including all the instruments of theoretical physics,
enabling readers who are not budding theoretical physicists to
develop competence in the field. An arbitrary but fixed inertial
system is chosen, where the known velocity of light is measured.
With respect to this system a moving clock loses time and a moving
length contracts. The book then presents a definition of
simultaneity for the other inertial frames without using the
velocity of light. To do so it employs the known reciprocity
principle, which in this context serves to provide a definition of
simultaneity in the other inertial frames. As a consequence, the
Lorentz transformation is deduced and the universal constancy of
light is established. With the help of a lattice model of the
special theory of relativity the book provides a deeper
understanding of the relativistic effects. Further, it discusses
the key STR experiments and formulates and solves 54 problems in
detail.
Die bewegte Uhr und eine Uhr im Gravitationsfeld gehen nach. Das
beruhmte Paradoxon von den Zwillingen, die sich erst voneinander
entfernen und dann wieder zusammenkommen, untersuchen wir zunachst
im speziell-relativistischen Gedankenexperiment, also ohne
Gravitation. Der Zwilling, der seinen Bruder mit einer hoeheren
Geschwindigkeit wieder einholt, bleibt am Ende der jungere, was
sich mit der sog. Zwillingsungleichung einfach verifizieren
lasst.Die Gravitation kann prinzipiell nicht abgeschirmt werden.
Ihren Einfluss auf den Gang einer Uhr verstehen wir mit einem
Gedankenexperiment von V. Muller. Wahrend die Zwillinge
betragsmassig immer dieselbe Geschwindigkeit zueinander besitzen,
gelangen sie aber bei ihrer Bewegung durch den Raum in die Nahe
verschiedener Massen, so dass sie unterschiedlicher Gravitation
ausgesetzt sind. Das kann dazu fuhren, dass am Ende der
zuruckkehrende Zwilling sogar der altere ist.
Kann man die Spezielle Relativitatstheorie ebenso begreifen wie das
Funktionieren eines Fahrrades oder eines Autos? Die
Relativitatstheorie wurde durch Einsteins Geniestreich aus der
Taufe gehoben, wodurch ein Gebirge von Problemen uberwunden war.
Aber der Leser dieser Vieweg+Teubner-Starthilfe muss nicht den Weg
uber die Steilwand nehmen. Das Buch ermoeglicht vielmehr ein
wirkliches Verstehen der Relativitatstheorie, ohne gleich das
komplette Instrumentarium der theoretischen Physik auf den Plan zu
rufen. Zu dem zentralen Kapitel 14, der LORENTZ-Transformation,
wurden drei zusatzliche, weniger bekannte UEbungsaufgaben in den
Text aufgenommen. Weiterhin wurde die Behandlung des
HAFELE-KEATING-Experimentes in Aufgabe 4 noch einmal prazisiert und
vereinfacht. Die Ausfuhrungen zu den hypothetischen Tachyonen in
Aufgabe 7 wurden neu dargestellt. Weitere kleine AEnderungen sollen
den Text noch leichter lesbar machen. In der 4. Auflage beleben
Portrats herausragender Physiker die abstrakte Materie.
Kann man die Spezielle Relativitatstheorie ebenso begreifen wie das
Funktionieren eines Fahrrades oder eines Autos? Die
Relativitatstheorie wurde durch Einsteins Geniestreich aus der
Taufe gehoben, wodurch ein Gebirge von Problemen uberwunden war.
Dieses Buch bietet Ihnen einen fundierten und gut verstandlichen
Einstieg in eines der faszinierendsten Gebiete der Physik."
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."
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