Eine anschauliche Einführung in die Einsteinsche und Maxwellsche Theorie (eBook)

Titelseite 3
Impressum 4
Inhaltsverzeichnis 5
Vorwort 9
1. Einstein und die Einführung in seine Spezielle Relativitätstheorie (SRT) 13
2. Was bedeutet Relativität bzw. die Eigenschaft »relativ« im Zusammenhang mit der SRT? 52
2.0. Der Begriff der Relativität 52
2.1. Links und rechts 52
2.2. Oben und unten 53
2.3. Tag und Nacht 55
2.4. Bewegungen im All 57
2.5. »Groß und klein«, »zeitig und spät«, »schnell und langsam«, »kalt und warm«, »arm und reich«, »höflich und unhöflich« u.v.a.m. sind relative Begriffe. 70
2.6. Die Geschwindigkeit ist eine relative Größe 101
2.7. Die Länge l bzw. l´, gemessen an ein und demselben Körper in Bewegungsrichtung, ist für die Inertialsysteme S bzw. S´ eine relative Größe 107
2.8. Zeiten und Zeitdifferenzen (Zeiträume, Längen der Zeit oder Zeitdauer) sowie die Gleichzeitigkeit sind in unterschiedlichen Inertialsystemen relative Größen 114
2.9. Abschluss und Ausblick 144
3. Die genaue Bestimmung des Kontraktionsfaktors k 150
3.1. Die Ermittlung der Funktion k(v) 150
3.2. Die Lorentz-Transformation in drei weiteren Formulierungen und einige daraus abgeleitete neue Schlussfolgerungen 154
3.3. Die Konstante c ist gleich der Lichtgeschwindigkeit 162
3.4. Eine Zwischenbilanz zur Frage: Was haben wir bis hierher erreicht und was steht uns noch bevor? Resümee und Ausblick 168
3.5. Fortsetzung des Beispieles nach Bild 16 im Kapitel 2. unter Verwendung neuer Erkenntnisse aus dem vorliegenden Kapitel 3 170
3.6. Fortsetzung der Beispiele nach Bild 17 und Bild 21 175
3.7. Die Geschwindigkeitsaddition 180
3.8. Beweis der Identität der Formeln (19) im Abschnitt 2.8. 184
3.9. Die Darstellung im Ereignisraum 185
4. Michelsons Interferometer-Messungen und Einsteins Schlussfolgerungen 195
4.1. Einführung 195
4.2. Die Messung der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes nach unterschiedlichen Richtungen im Raum 197
4.3. Das Interferometer nach Michelson und Morley 207
4.4. Einsteins Schlussfolgerungen: 212
4.5. Unsere Schlussfolgerungen aus dem Messresultat ? t = 0 212
5. Maxwell und seine geniale Theorie 218
5.1. Elektrische Ladungen, deren Kräfte und Felder 218
5.2. Elektrodynamik 243
5.3. Bewegte Ladungen und bewegte Ströme 333
6. Drei ausgewählte Beispiele und eine Anwendung zur SRT 345
6.0. Einführung 345
6.1. Beispiel 1: Zug im Bahnhof 346
6.2. Das Dreiuhrenexperiment 371
6.3. Der Dopplereffekt 384
6.4. Das Zwillingsparadoxon, wissenschaftlich bezeichnet auch als Uhrenparadoxon 407
7. Die Maxwellschen Gleichungen in Differentialform und ihre Beziehungen zur SRT 448
7.1. Der Übergang der vier Maxwellschen Gleichungen von der Integralform in die Differentialform 448
7.2. Der Übergang der Maxwellschen Gleichungen von der Differentialform in eine neue Integralform 453
7.3. Die Zurückführung der Maxwellschen Gleichungen auf fünf uns wohlbekannte Elementarbeziehungen der Elektrodynamik 459
7.4. Wir beweisen die Invarianz der Ladung: Q = Q´. 468
7.5. Die Transformationen elektromagnetischer Felder in der SRT 472
7.6. Die Vertiefung der Kenntnisse zum verallgemeinerten Relativitätsprinzip Einsteins (VRprE) und eine Veranschaulichung der Feld-, Ladungs- und Stromtransformationen von einem System zum anderen u.u. 475
8. Vertiefung der Einsichten in die SRT 499
8.1. Anschauliche Vorstellungen zur Relativität der Gleichzeitigkeit 499
8.2. Die Transformation der Masse und der Energie in der SRT 504
8.3. Das Verhalten des Lichtes in den Systemen S und S´ sowie die Definition des Abstandes ?A zweier Ereignisse 516
8.4. Die Lichtuhr Einsteins 524
9. Eine kurze kritische Zusammenfassung bisheriger Ergebnisse, die Erweiterung unserer Vorstellungen auf die ART und ein Ausblick auf mögliche Erweiterungen beider Theorien zu einer VMT 527
9.1. Kritische Zusammenfassungen zu beiden Theorien 527
9.2. Ein kurzer Einblick in die ART 529
9.3. Ein anschaulich-theoretischer Einstieg in die ART 535
9.4. Ein Ausblick auf eine zukünftige Theorie, die die RT sowie die MT vereinigt und die bei entsprechender Erweiterung möglicherweise bereits die WT darstellt 544
10. Ursache und Wirkung in der Maxwellschen Theorie (MT) sowie in der Speziellen und Allgemeinen Relativitätstheorie (SRT/ART). Schlussbemerkungen zur MT und zur RT 547
10.0. Vorbemerkungen 547
10.1. Ursache und Wirkung in der MT 547
10.2. Ursache und Wirkung in der SRT und ART 549
Schlusswort 552
ANHANG 553
A.0. Die Berechnung des Rotors oder der Rotation eines Vektors H sowie der Divergenz eines anderen Vektors D in kartesischen Koordinaten als eine kurze Exkursion in die Mathematik 553
A.1. Die Transformation elektromagnetischer Größen in der SRT 568
A.2. Die Berechnung des Feldes Hf(?, z) eines Gleichstromgrund-elementes 572
A.3. Die Berechnung des Feldverlaufes Hf (?, z, t) eines räumlich sinusförmig verteilten, im System S´ fließenden Gleichstromes i´(z´), der sich im System S mit der Geschwindigkeit v in Richtung z bewegt 577
A.4. Ein allgemeiner Beweis des Satzes von der Relativität der Verschiedenzeitigkeit 579
A.5. Eine zeichnerische Darstellung der Entstehung elektromagne-tischer Gegenfelder, die letztendlich die Verkürzung bewegter Materie verursachen. 581
A.6. Die Zunahme der elektromagnetischen Energiedichte pro Zeiteinheit unter besonderer Berücksichtigung der Zunahme durch Massendefekte 583
Literaturverzeichnis 587
Abkürzungen und Formelzeichen 594
Alphabetisch (dt.) 594
Koordinatensysteme 602
Griechisch 602
Mathematische Ausdrücke, - Zeichen und Sonderzeichen: 603
Index 606