Impressum
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Es ist üblich geworden, in Büchern über Einsteins Relativitätstheorie, die sich an ein allgemeineres Publikum wenden, auf Formeln nach Möglichkeit ganz zu verzichten. Lesern, die einige einfache Mathematikkenntnisse der gymnasialen Oberstufe mitbringen und bereit sind, ihr Wissen unter Borns Führung auf physikalische Situationen anzuwenden, kann dieses Buch mit seiner geschickten Mischung aus nachvollziehbaren Rechnungen und physikalischen Betrachtungen Einsichten in die betrachteten Gebiete der Physik bieten, die eine rein erzählerische Aufarbeitung niemals erzielen könnte.
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Allgemeines zum Buch
Die Entwicklung der Naturwissenschaft ist im allgemeinen ein gleichförmiger, stetiger Vorgang. Gleichwohl sind darin bestimmte Perioden unterscheidbar, die sich durch hervorragende experimientelle Entdeckungen abheben. Ein solcher Wendepunkt lag um das Jahr 1900 durch eine Flut experimenteller Entdeckungen – wie die Röntgenstrahlung, die Radioaktivität oder das Elektron – und durch zwei neue grundlegende Theorien: Die Quantentheorie und die Relativitätstheorie. Die beiden Männer, die untrennbar mit beiden Theorien in Verbindung gebracht werden, sind Max Planck bzw. Albert Einstein.
Der Grund dafür, dass gewöhnlich Einsteins Name allein mit der Relativitätstheorie verbunden wird, ist in seiner Weiterentwicklung der speziellen Relativitätstheorie, die sosozusagen mit den Arbeiten von Poincare, Lorentz oder Larmor schon in der Luft lag, zur allgemeinen Relativitätstheorie zu suchen.
Born schafft mit diesem Klassiker über die Relativitätstheorie den Spagat zwischen populärwissenschaftlicher und lehrbuchhafter Darstellung, indem er sehr ausführlich und anschaulich – sprachlich wie auch mathematisch – in die Grundlagen der Physik einführt und die geschichtliche Entwicklung der Relativitätstheorie nachzeichnet. Andererseits dürfte das Buch für diejenigen Leser, die sich – etwa im Rahmen eines Physikstudiums – näher mit der Relativitätstheorie beschäftigen werden, einen nützlichen Einstieg und eine gute Orientierungshilfe bieten. Es werden die physikalischen Grundlagen, Konzepte und Ergebnisse der Theorie ohne den Ballast des zum tieferen Einstieg notwendigen mathematischen Formalismus präsentiert. Statt Integralen, Vektorfelden Differentialgleichungen oder komplexen Funktionen findet der Leser einfache Gleichungen, simple Umformungen und sehr ausführlich beschriebenen Gedankengängen vor.
Zusammenfassend kann man sagen, dass die Schilderungen Borns für den Leser bei weitem nicht nur auf das Verständnis der Relativitätstheorie abzielen, sondern vielmehr sind die Grundlagen der Relativitätstheorie auch heute noch wichtige Voraussetzung für ein Verständnis der klassischen und modernen Physik.
Zum Inhalt des Buches
Einführung. Drei grundlegende Prinzipien ziehen sich durch Einsteins Arbeiten und leuteten um die Jahrhundertwende die moderne Physik ein. Das erste Prinzip ist die Objektivierung physikalischer Vorgänge und Erscheinungen. Darunter versteht man die Beobachtung soweit wie möglich vom Individuum unabhängig zu machen. Auf diese Weise konnte man z.B elektromagnetische Felder, die den menschlichen Sinnen unmittelbar nicht zugänglich sind, durch Zurückführung auf mechanische in Raum und Zeit meßbare Größen definieren.
Beim zweiten Prinzip handelt es sich um die Relativierung. Ein berühmtes Beispiel dafür hängt mit der Entdeckung der Kugelgestalt der Erde zusammen. Solange man glaubte, die Erde sei eine flache Scheibe, war die Richtung “von oben nach unten” eine Vertikale, an jedem Punkt der Erdoberfläche etwas Absolutes. Als man feststellte, die Erde sei eine Kugel, wurde die Vertikale die Richtung nach dem Erdmittelpunkt hin und daher verschieden für jeden Punkt der Erdoberfläche, also “relativ” zum Standpunkt des Beobachters.
Neben der Objektivierung und Relativierung baute Einstein seine Relativitätstheorie auf einem festen Fundament – der empirischen Verifikation. Dieses dritte Prinzip besagt, dass Begriffe und Aussagen, die keine empirische Verifikation zulassen, aus der theoretischen Physik zu streichen sind. Diesbezüglich analysierte Einstein die Idee der Gleichzeitigkeit von Ereignissen an verschiedenen Stellen des Raumes und fand, dass dies ein solcher nicht verifizierbarer Begriff sei. Diese Entdeckung führte ihn zu einer neuen Formulierung der Grundsätze von Raum und Zeit. Später wendete er diese Prinzipien auf die Bewegung unter der Wirkung der Gravitation an und kam so zur Aufstellung seiner allgemeinen Relativitätstheorie.
Geometrie und Kosmologie. Im ptolemäischen Weltsystem wird der Himmel mit seinen Gestirnen als flache Kuppel angesehen, die sich im Laufe des Tages um eine Achse dreht. Hier hatten “oben” und “unten” noch einen absoluten Sinn und die wissenschaftliche Begriffsbildung schöpft noch ganz aus den subjektiven Gegebenheiten.
Mit Kopernikus verlor die Erde ihre zentrale Stellung im Weltall und Gestirne werden wie die Sonne zu riesigen Feuerbällen in unbegreiflichen Fernen und Planeten rasen mit ungeheuren Geschwindigkeiten durch den Weltenraum auf Kreisbahnen um ihre Sonne. Die Kreisbahnen des Kopernikus genügten bald den Beobachtungen nicht mehr, und wurden durch Ellipsen ersetzt. Hundert Jahre später Kepler stellte seine drei Gesetze der Himmelsmechanik auf und gab damit eine Formulierung der Bewegungen ohne Angabe der Ursachen und Zusammenhänge, die gerade diese Bewegungen hervorbringen. Erst mit Galilei gelang es kausalen Zusammenhänge von (irdischen) Bewegungen mit Hilfe der mechanischen Kraft zu beschreiben und Newton hat diese Lehre auf die Bewegungen der Himmelskörper angewandt.
Die Grundgesetze der klassischen Mechanik.
Das Newtonsche Weltsystem.
Die Grundgesetze der Optik.
Die Grundgesetze der Elektrodynamik.
Das spezielle Einsteinsche Relativitätsprinzip.
Die allgemeine Relativitätstheorie Einsteins.
Neuere Entwicklungen der relativistischen Physik.
Inhaltsverzeichnis