Die Spezielle Relativitststheorie

Prof. Dr. Hanns Ruder war bis zu seiner Emeritierung 1996 Professor für Theoretische Astrophysik an der Universität Tübingen. 2006 erhielt er die Medaille für Naturwissenschaftliche Publizistik von der Deutschen Physikalischen Gesellschaft.

1. Einführung.- 1.1 Zeitmessung.- 1.2 Die Schwankungen der Erdrotation.- 1.3 Messung der Erdrotationsschwankungen.- 1.4 Astronomische Zeitmessung und Definition der Zeiteinheit.- 1.5 Längenmessung und der Wert der Lichtgeschwindigkeit.- 1.6 Inertialsysteme.- 2. Experimentelle Befunde.- 2.1 Das Realtivitätsprinzip der klassischen Mechanik.- 2.2 Der Fizeau-Versuch über die Mitführung des Lichts in bewegten Körpern.- 2.3 Der Michelson-Versuch.- 2.4 Deutungsversuche und weitere Experimente.- 2.5 Übungsaufgaben.- 3. Grundannahmen der speziellen Relativitätstheorie.- 3.1 Definition der Gleichzeitigkeit.- 3.2 Herleitung der Lorentz-Transformation.- 3.3 Herleitung der Lorentz-Transformation ohne Benutzung des Postulats von der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit.- 3.4 Übungsaufgaben.- 4. Eigenschaften der Lorentz-Transformation.- 4.1 Das vierdimensionale Raum-Zeit-Kontinuum.- 4.2 Das Einsteinsche Additionstheorem der Geschwindigkeiten.- 4.3 Die Gruppe der speziellen Lorentz-Transformationen.- 4.4 Die allgemeine Lorentz-Transformation.- 4.5 Die Struktur der Raum-Zeit.- 4.6 Paradoxa.- 4.7 Übungsaufgaben.- 5. Mathematische Hilfsmittel.- 5.1 Die Minkowski-Metrik.- 5.2 Einführung von Vierer-Vektoren und -Tensoren.- 5.3 Tensor analysis.- 5.4 Das Differential der Eigenzeit.- 5.5 Übungsaufgaben.- 6. Relativistische Mechanik.- 6.1 Vierdimensionale Lorentz-invariante Formulierung.- 6.2 Massenveränderlichkeit und Trägheit der Energie.- 6.3 Drehimpuls und Schwerpunkt.- 6.4 Beispiele.- 6.5 Übungsaufgaben.- 7. Lorentz-invariante Formulierimg der Elektrodynamik.- 7.1 Das Programm der relativistischen Elektrodynamik.- 7.2 Die Maxwell-Gleichungen.- 7.3 Vierer-Vektoren in der Elektrodynamik.- 7.4 Vierer-Tensoren in der Elektrodynamik.- 7.5 Die Maxwell-Gleichungen für das Vakuum invierdimensionaler Schreibweise.- 7.6 Zusammenfassung.- 7.7 Die Lorentz-Kraft.- 7.8 Energie und Impuls des elektromagnetischen Feldes im Vakuum.- 7.9 Elektromagnetische Wellen.- 7.10 Erweiterung für magnetisierbare und polarisierbare Materie.- 7.11 Übungsaufgaben.- 8. Relativistische Quantenmechanik.- 8.1 Die relativistische Hamilton-Funktion.- 8.2 Der Übergang zur Quantenmechanik.- 8.3 Physikalische Interpretation.- Literatur.- Sachwortregister.