Geometric Mechanics (eBook)

For physicists, mechanics is quite obviously geometric, yet the classical approach typically emphasizes abstract, mathematical formalism. Setting out to make mechanics both accessible and interesting for non-mathematicians, Richard Talman uses geometric methods to reveal qualitative aspects of the theory. He introduces concepts from differential geometry, differential forms, and tensor analysis, then applies them to areas of classical mechanics as well as other areas of physics, including optics, crystal diffraction, electromagnetism, relativity, and quantum mechanics. For easy reference, the author treats Lagrangian, Hamiltonian, and Newtonian mechanics separately -- exploring their geometric structure through vector fields, symplectic geometry, and gauge invariance respectively. Practical perturbative methods of approximation are also developed. This second, fully revised edition has been expanded to include new chapters on electromagnetic theory, general relativity, and string theory. 'Geometric Mechanics' features illustrative examples and assumes only basic knowledge of Lagrangian mechanics. Klassische Lehrbücher betrachten die Mechanik in der Regel vom mathematisch-abstrakten Standpunkt aus - dabei ist das Ganze für Physiker ein zweifelsfrei geometrisches Problem! Auch für mathematisch weniger Interessierte verständlich und spannend wird die Mechanik (und einiges darüber hinaus) vom Autor dieses Bandes mit geometrischen Methoden aufbereitet, wobei die Betonung auf dem Verständnis qualitativer Zusammenhänge liegt. Begriffe der Differenzialgeometrie und Tensoranalysis werden entwickelt und auf die klassische Mechanik ebenso wie auf Fragen der Optik, der Beugung am Kristall, des elektromagnetischen Feldes sowie der Quantenmechanik und Relativitätstheorie angewendet. Der Übersichtlichkeit halber werden Newton'scher, Hamilton'scher und Lagrange-Formalismus getrennt behandelt; die geometrische Struktur wird jeweils durch Vektorfelder, symplektische Geometrie und Invarianz unter Eichtransformationen beschrieben. Diese zweite, überarbeitete Auflage wurde um neue Kapitel zum Elektromagnetismus, zur Allgemeinen Relativitätstheorie und zur String-Theorie erweitert.