Wärme, Nichtlinearität, Relativität

ao. Univ.-Prof. i.R. Dr. Wolfgang Pfeiler lehrt und forscht am Department Dynamik kondensierter Systeme der Universität Wien.

Physik der Wärme:
Ideale Gase, Temperatur, Nullter Hauptsatz, thermische Ausdehnung, kinetische Gastheorie (Maxwell-Verteilung), Transportprozesse in Gasen, Thermodynamik (Hauptsätze, thermodynamische Potenziale und Gleichgewichtsbedingungen), reale Gase und Flüssigkeiten, Phasenumwandlungen.
Nichtlineare Dynamik:
Stabile und instabile Systeme, Lyapunov-Exponent, logistisches Wachstumsgesetz, Feigenbaum-Diagramm, Selbstähnlichkeit, fraktale Dimension, Chaos-Übergang, Strukturbildung.
Relativistische Mechanik:
Einsteinsches Relativitätsprinzip, Gleichortig- und Gleichzeitigkeit, Galilei- und Lorentz-Transformation, Zeitdilatation und Längenkontraktion, relativistischer Dopplereffekt, Minkowski-Diagramm, Additionstheorem, Eigenzeitintervall und relativistischer Impuls, relativistische Energie, masselose Teilchen, vierdimensionale Formulierung.

" [...] Der interessierte Leser fragt sich sogleich: Gibt es nicht bereits sehr viele Bücher zur Experimentalphysik, denn diese ist ja wie die Theoretische Physik ein wohletablierter Grundpfeiler der Ausbildung in Physik? Was zeichnet diese Serie aus, welche Leserschaft ist anvisiert?

Die Serie ist für Studierende der Physik geschrieben, wie auch für Materialphysiker mit Interesse an Physik. Besondere Vorkenntnisse in Mathematik jenseits vom Basisjahr werden nicht vorausgesetzt. Die Serie ist angenehmerweise auf Deutsch gehalten, Fachausdrücke werden zusätzlich bei ihrer Einführung gleich auf Englisch aufgeführt. Verschiedene Themen werden in Anhängen vorgestellt, geeignet für zügiges Nachschlagen.

Der Schreibstil ist flüssig, Verständlichkeit ist eine durchgehende Motivation der Serie. Wichtige Gleichungen und Zusammenhänge sind sorgfältig herausgearbeitet, ein "wie man leicht sieht" wird vermieden. Die Darstellung ist übersichtlich. Neben zahlreichen graphischen Darstellungen finden sich auch Bebilderungen aus Vorlesung-Demonstrationsversuchen (insbesondere im Band I), wichtige Gleichungen sind blau hinterlegt. Durchgerechnete Beispiele (grau hinterlegt) erhöhen die Anschaulichkeit. Zahlreiche Fubetanoten dienen auch kurzen Anmerkungen zu wichtigen Wissenschaftlern, was eine geschichtliche Einordnung sofort ermöglicht. Dieses Ziel wird auch mit historischen Illustrationen von ausgewählten Experimenten verfolgt. Eine Zusammenfassung - "take home messages" - findet der Leser jeweils am Ende eines grösseren Kapitels, zusammen mit Aufgaben zur Eigenkontrolle. Vorteilhafterweise wird dabei auf eine Vorgabe von Musterlösungen verzichtet. [...]

Auf einheitliche Darstellung wird Wert gelegt. Auf analoge Situationen (z.B. bei Wellen und Schwingungen) wird verwiesen. Durchgehend werden SI Einheiten verwendet, keine CGS-Einheiten, wie sie sich beim Thema Elektrizität und Magnetismus anbieten könnten. Ein einheitlicher Ansatz kann natürlich auch zu unerwarteten Situationen führen, wie die Wahl des konjungiert komplexen Wellen-Ansatzes zur Lösung von Gleichungen (im Falle der Quantenmechanik) zeigt. Dieser Fall wird aber explizit mit seinen Konsequenzen für die Form der zeitabhängigen Schrödingergleichung diskutiert. Im Falle von Fouriertransformationen wird verzichtet, auf die Möglichkeit alternativer Normierung einzugehen. Verschiedene Abschnitte der Serie kann man als besonders gelungen hervorheben, z.B. die Einführung der Bezugssysteme in der klassischen Mechanik von Massenpunkten wie auch in der relativistischen Mechanik, die anschauliche Behandlung der elektrischen und magnetischen Felder, die gut lesbare Darstellung der alten und neuen Quantenmechanik.

Gelegentlich findet der Leser in dieser Erstausgabe noch Druckfehler und minimale Auslassungen, die sich aber leicht aus dem Zusammenhang heraus berichtigen und in einer neuen Auflage korrigieren lassen."

Bernd Schönfeld, ETH Zürich