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Das vorliegende Buch bietet eine gut verständliche Einführung in die spezielle und allgemeine Relativitätstheorie und zeigt einen Weg auf, wie beide Themen standardmäßig in das Bachelorstudium der Physik integriert werden können. Damit richtet es sich in erster Linie an Studenten beziehungsweise Dozenten der Physik einschließlich des Physik-Lehramtes. Dank der zahlreichen Übungsaufgaben mit ausführlich dargestellten Lösungen ist es auch zum Selbststudium geeignet, wobei lediglich Grundkenntnisse der klassischen Mechanik und der Elektrodynamik sowie der zugehörigen mathematischen Hilfsmittel vorausgesetzt werden. Die ersten beiden Teile dieses Buches basieren auf der Vorlesung zur Relativitätstheorie, die der Autor seit 2007 regelmäßig und mit großem Erfolg für Bachelorstudenten der Physik in Jena anbietet. Darin werden die Grundlagen der SRT (Lorentz-Transformationen, Vierervektoren, relativistische Punktmechanik) und der ART (Krümmung der Raumzeit, Einstein’sche Feldgleichungen, Schwarzschild-Lösung) behandelt. Im dritten Abschnitt werden als „Ergänzungen für Fortgeschrittene“ mathematische Methoden dargestellt, die unter anderem eine systematische Lösung des Randwertproblems der Einstein-Maxwell-Gleichungen für ein stationäres Schwarzes Loch gestatten. Auf diese Weise wird – erstmals in einem Lehrbuch – eine physikalische Herleitung der berühmten Kerr-Newman-Lösung gegeben. Die allgemeine Relativitätstheorie ist bereits über 100 Jahre alt. Spätestens jetzt, im Zeitalter der Gravitationswellenastronomie, sollte jeder Physiker mit den Grundzügen dieser überaus erfolgreichen und außerdem wunderschönen Theorie vertraut sein! Der Autor Reinhard Meinel (geb. 1958) ist seit 1999 als Professor für theoretische Physik an der Friedrich-Schiller-Universität Jena tätig. Seine Forschungsinteressen liegen hauptsächlich auf den Gebieten der Gravitationstheorie und der relativistischen Astrophysik.

Gravitation. --- Classical and Quantum Gravitation, Relativity Theory.

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This book reflects the resurgence of interest in the quantum properties of black holes, culminating most recently in controversial discussions about firewalls. On the thermodynamic side, it describes how new developments allowed the inclusion of pressure/volume terms in the first law, leading to a new understanding of black holes as chemical systems, experiencing novel phenomena such as triple points and reentrant phase transitions. On the quantum-information side, the reader learns how basic arguments undergirding quantum complementarity have been shown to be flawed; and how this suggests that a black hole may surround itself with a firewall: a violent and chaotic region of highly excited states. In this thorough and pedagogical treatment, Robert Mann traces these new developments from their roots to our present-day understanding, highlighting their relationships and the challenges they present for quantum gravity.

Gravitation. --- Cosmology. --- Thermodynamics. --- Classical and Quantum Gravitation, Relativity Theory.

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Kann man die Spezielle Relativitätstheorie ebenso begreifen wie das Funktionieren eines Fahrrades oder eines Autos? Die Relativitätstheorie wurde durch einen Geniestreich von Albert Einstein aus der Taufe gehoben, um damit ein ganzes Gebirge von Problemen auf einmal zu überwinden. Aber der Leser dieser Vieweg+Teubner-Starthilfe muss nicht den Weg über die Steilwand nehmen. Das Buch ermöglicht vielmehr ein wirkliches Verstehen der Relativitätstheorie, ohne gleich das komplette Instrumentarium der theoretischen Physik auf den Plan zu rufen. Einsteins Prinzip von der universellen Konstanz der Lichtgeschwindigkeit nähert sich diese Einführung in kleinen Schritten: weniger abstrakt als in den herkömmlichen Darstellungen, aber nicht weniger exakt.

Gravitation. --- Physics. --- Classical and Quantum Gravitation, Relativity Theory. --- Physics, general.

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Die Relativitätstheorie zählt auch ein Jahrhundert nach ihrer Entdeckung noch immer zu den interessantesten Gebieten der Physik. Und es gibt kaum einen anderen Forschungszweig, in dem während der letzten Jahrzehnte so viele neue Erkenntnisse hinzugewonnen wurden wie in der Kosmologie. In dem vorliegenden Band, dem letzten der sechs Bände umfassenden Theoretischen Physik des Autors, wird der Leser sorgfältig und ausführlich mit den Grundlagen der Speziellen sowie der Allgemeinen Relativitätstheorie vertraut gemacht und in die Kosmologie eingeführt. Die wichtigsten und interessantesten Anwendungen werden umfassend erklärt, und es wird große Mühe darauf verwandt, scheinbar widersprüchliche Phänomene wie das Zwillingsparadoxon begreifbar zu machen. Das Buch hat seinen Zweck erfüllt, wenn der Leser nach seinem Studium zu dem Schluss kommt, dass sich die allgemein als besonders schwierig angesehenen Inhalte dieses Bandes genauso gut verstehen lassen wie andere physikalische Gebiete.

Physics. --- Gravitation. --- Physics, general. --- Classical and Quantum Gravitation, Relativity Theory.

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Die sieben Bände der Reihe „Grundkurs Theoretische Physik“ sind als direkte - gleiter zum Hochschulstudium Physik gedacht. Sie sollen in kompakter Form das wichtigste theoretisch-physikalische Rüstzeug vermitteln, auf dem aufgebaut werden kann, um anspruchsvollere Themen und Probleme im fortgeschrittenen Studium und in der physikalischen Forschung bewältigen zu können. Die Konzeption ist so angelegt, dass der erste Teil des Kurses, Klassische Mechanik (Band 1) Analytische Mechanik (Band 2) Elektrodynamik (Band 3) Spezielle Relativitätstheorie, Thermodynamik (Band 4), als Theorieteil eines „Integrierten Kurses“ aus Experimentalphysik und Theoretischer Physik, wie er inzwischen an zahlreichen deutschen Universitäten vom ersten Sem- ter an angeboten wird, zu verstehen ist. Die Darstellung ist deshalb bewusst ausfü- lich, manchmal sicher auf Kosten einer gewissen Eleganz, und in sich abgeschlossen gehalten, sodass der Kurs auch zum Selbststudium ohne Sekundärliteratur geeignet ist. Es wird nichts vorausgesetzt, was nicht an früherer Stelle der Reihe behandelt worden ist. Dies gilt inbesondere auch für die benötigte Mathematik, die vollst- dig so weit entwickelt wird, dass mit ihr theoretisch-physikalische Probleme bereits vom Studienbeginn an gelöst werden können. Dabei werden die mathematischen Einschübe immer dann eingefügt, wenn sie für das weitere Vorgehen im Programm der Theoretischen Physik unverzichtbar werden. Es versteht sich von selbst, dass in einem solchen Konzept nicht alle mathematischen Theorien mit absoluter Strenge bewiesen und abgeleitet werden können. Da muss bisweilen ein Verweis auf entsp- chende mathematische Vorlesungen und vertiefende Lehrbuchliteratur erlaubt sein.

Gravitation. --- Physics. --- Classical and Quantum Gravitation, Relativity Theory. --- Mathematical Methods in Physics.