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Allgemeine Relativitätstheorie

Ich saß auf meinem Stuhl im Patentamt in Bern. Plötzlich hatte ich einen Einfall: Wenn sich eine Person im freien Fall befindet, wird sie ihr eigenes Gewicht nicht spüren. Mir ging ein Licht auf. Dieser einfache Gedanke beeindruckte mich nachhaltig. Die Begeisterung, die ich da empfand, trieb mich dann zur Gravitationstheorie. Albert Einstein Eine Theorie ist desto eindrucksvoller, je größer die Einfachheit ihrer Prämissen ist, je verschiedenartigere Dinge sie verknüpft, und je weiter ihr Anwendungsbereich ist. Albert Einstein

Kursvorlesung Theoretische Physik VI
Hörerkreis: Studierende ab 7. Semester Physik
Voraussetzungen: Theoretische Physik I und II
Umfang: 2 SWS (plus 1 SWS Übung)
Ort und Zeit: LSF (Vorlesung), LSF (Übung)

• Die Vorlesungen
• Lehrbücher
• Ergänzende Literatur
• Unterhaltsames und Anregendes

Die Vorlesungen

1. Einführung und Motivation
2. Spezielle Relativitätstheorie
3. Gravitation als Geometrie
4. Gekrümmte Raumzeit (Folien)
5. Geodäten (Folien)
6. Schwarzschild-Geometrie (Folien)
7. Perihel-Drehung und Lichtablenkung (Folien)
8. Schwarze Löcher
9. Geodätische Präzession und Lense-Thirring Effekt
10. Rotierende schwarze Löcher: Kosmische Zensur und Kerr-Metrik
11. Gravitationswellen
12. Vektoranalysis im gekrümmten Raum
13. Einstein-Gleichung
14. Kosmologie

Kontrollfragen (Vorlesungen 1-12)

Lehrbücher

Auf diesem Buch basiert die Vorlesung:

• James B. Hartle: Gravity, Addison Wesley
  Dieses ausgezeichnete Lehrbuch stellt wie kein zweites die Physik in den Vordergrund. Mit dem mathematischen Apparat der klassischen Mechanik (!) werden u.a. schwarze Löcher, Gravitationslinsen und Gravitationswellen analysiert. Erst im letzten Drittel (Einstein-Gleichung) braucht es ein wenig Tensor-Analysis und Differentialgeometrie, die Hartle aber sehr behutsam und verständlich einführt. Ein absolute Empfehlung.

Wer Probleme mit englischsprachigen Lehrbüchern hat, sollte unbedingt an diesem Problem arbeiten und kann in der Zwischenzeit auf eines der folgenden Bücher zugreifen:

• T. Fliessbach: Allgemeine Relativitätstheorie, Spektrum
  Verständlich geschrieben, genau wie die anderen Lehrbücher von Fliessbach.
• U.E. Schröder: Gravitation: Eine Einführung in die allgemeine Relativitätstheorie, Verlag Harri Deutsch
  Kurz und knapp (156 Seiten), trotzdem verständlich. Ausserdem mit 18,80€ sehr preiswert.

Ergänzende Literatur

• C.W. Misner, K.S. Thorne, J.A. Wheeler: Gravitation, Palgrave Macmilan
  Der Klassiker. 1215 Seiten! Gehört trotz seines Alters (1973) noch immer zu den besten Büchern über die allgemeine Relativitätstheorie.

Unterhaltsames und Anregendes

• Kip S. Thorne: Black Holes and Time Warps: Einstein's Outrageous Legacy, W. W. Norton
  Populärwissenschaftliche Darstellung der Relativitätstheorie und ihrer spektakulären Konsequenzen wie schwarze Löcher und Zeitreisen. Fast ohne Formeln, aber wissenschaftlich immer korrekt und dabei sehr unterhaltsam. Allein der Prolog (die Abenteuer einer Raumschiff-Crew bei der Erforschung schwarzer Löcher) lohnt den Kauf des Buches. Gibt es (antiquarisch) auch auf deutsch: Gekrümmter Raum und verbogene Zeit. Einsteins Vermächtnis