Einführung in die Physik des 20. Jahrhunderts

Relativitätstheorie, Quantenmechanik, Elementarteilchenphysik und Kosmologie sind die vier Pfeiler der modernen Physik. Das Leben im 21. Jahrhundert ist ohne sie nicht mehr vorstellbar: Die spezielle Relativitätstheorie erneuerte unser Verständnis von Raum und Zeit; auf den Gesetzen der Quantenmechanik beruhen zahllose Gegenstände des Alltags wie Transistoren, Computerchips und Mobiltelefone; in Teilchenbeschleunigern untersuchen wir die Bausteine der Materie und mit Teleskopen werfen wir einen immer tieferen Blick in die Vergangenheit des Universums. Nimmt man einschlägige Fachbücher zu diesen Themen zur Hand, ist man von der Fülle und Komplexität der mathematischen Formeln überwältigt. Dieses Buch des renommierten Physikprofessors David J. Griffith ist erfrischend anderes. Anhand vieler anschaulicher Beispiele und unterhaltsamer Geschichten, stets mit einem Augenzwinkern, führt es in die Themen ein und verhilft dem Leser auch ohne einen großen mathematischen Apparat zu einem grundlegenden Verständnis dessen, worüber Einstein, Schrödinger, Feynman und Hubble eigentlich nachdachten und sprachen. Ein Buch, das wie kaum ein anderes die Freude über diese Themen vermittelt und sicherlich für erhellende Aha-Effekte sorgen wird.

Dieses Buch befasst sich mit den vier Pfeilern der modernen Physik Relativistätstheorie, Quantenmechanik, Elementarteilchenphysik und Kosmologie. Die konzeptionellen Neuerungen durch die moderne Physik sind radikal, bedeutsam und faszinierend, und dennoch sind sie denen, die nicht direkt mit dem Fachgebiet zu tun haben, nur oberflächlich vertraut. Dieses Buch diskutiert die Paradoxien der Speziellen Relativitätstheorie, Quarks und Leptonen, Antiteilchen und Feynman-Diagramme, die gekrümmte Raumzeit, den Urknall und das expandierende Universum auf einem einführendem Niveau. Wer sich eingehender mit einzelnen Themen befassen möchte, kann zum Beispiel auf die didaktisch hochgelobten Fachbücher des Autors zu den Themen Quantenmechanik und Elementarteilchenphysik aus dem Pearson Verlag zurückgreifen.

Griffiths Einführung in die Physik des 20. Jahrhunderts richtet sich an Studierende mit Nebenfach Physik, die gespannt darauf sind, etwas über die tiefgründigen geistigen Errungenschaften der Physik unserer Zeit zu erfahren, Schüler und zukünftige Studierende der Physik oder andere Naturwissenschaften, die sich Appetit auf das holen wollen, was vor ihnen liegt, sowie interessierte Laien, die in den Medien bereits von Quarks und Quanten, der gekrümmten Raumzeit, Albert Einstein und dem Urknall gehört haben und nun wissen wollen, worum es bei der ganzen Aufregung eigentlich geht. Das Buch beginnt mit einer Wiederholung der wesentlichen physikalischen Grundlagen, die für das Verständnis der nachfolgenden Kapitel notwendig sind.

In jedem Kapitel werden zahlreiche, pädagogisch ausgewählte Beispiele vollständig ausgearbeitet, um den Stoff mit Leben zu erfüllen. Zudem enthält der Text eine Vielzahl von Aufgaben, die es dem Leser erlauben, sein Wissen zu vertiefen und unmittelbar anzuwenden. Die Lösungshinweise stehen dem Leser auf der Webseite des Verlages zum Herunterladen zur Verfügung.

• Grundlagen: Mechanik, Kräfte, Erhaltungssätze, Wellen
• Relativitätsprinzip, Zeitdilatation, Längenkontraktion, Paradoxien der Relativitätstheorie
• Relativistische Mechanik, Struktur der Raumzeit
• Photonen, Bohr'sches Atommodell, Welle-Teilchen-Dualismus
• Borns Wahrscheinlichkeitsinterpretation, Unbestimmtheit, Unschärfe, Tunneleffekt
• Philosophien der Quantenmechanik, Schrödingers Katze
• Elektronen, Protonen, Neutronen, Atome und Kerne
• Neutrinos, Mesonen und seltsame Teilchen
• Quarkmodell, Standardmodell der Elementarteilchenphysik
• Elektrodynamik, Chromodynamik, Schwache Wechselwirkung, Große vereinheitlichte Theorie
• Sterne und Galaxien, Rotverschiebung, Hubble-Gesetz, Urknall
• Strahlung des Schwarzen Körpers, Mikrowellenhintergrundstrahlung
• Ursprung der Materie, leichte und schwere Elemente
• Dunkle Materie, Dunkle Energie, Zukunft des Universums

Autorentext

David J. Griffiths ist Physiker und lehrt seit 1978 am Reed College, wo er die Howard-Vollum-Professur für Naturwissenschaften innehat. Neben der Einführung in die Elektrodynamik gibt es vom gleichen Autor eine Einführung in die Quantenmechanik. Griffiths erhielt 1997 den RobertA. Millikan-Preis für seine herausragenden Beiträge zur Physikausbildung. Der Fachlektor des Buches, Helmut Jarosch, studierte Physik an der TU Dresden.

Zusammenfassung

Dieses Buch befasst sich mit den vier Pfeilern der modernen Physik – Relativistätstheorie, Quantenmechanik, Elementarteilchenphysik und Kosmologie. Die konzeptionellen Neuerungen durch die moderne Physik sind radikal, bedeutsam und faszinierend, und dennoch sind sie denen, die nicht direkt mit dem Fachgebiet zu tun haben, nur oberflächlich vertraut. Dieses Buch diskutiert die Paradoxien der Speziellen Relativitätstheorie, Quarks und Leptonen, Antiteilchen und Feynman-Diagramme, die gekrümmte Raumzeit, den Urknall und das expandierende Universum auf einem einführendem Niveau. Wer sich eingehender mit einzelnen Themen befassen möchte, kann zum Beispiel auf die didaktisch hochgelobten Fachbücher des Autors zu den Themen Quantenmechanik und Elementarteilchenphysik aus dem Pearson Verlag zurückgreifen.

Griffiths „Einführung in die Physik des 20. Jahrhunderts“ richtet sich an Studierende mit Nebenfach Physik, die gespannt darauf sind, etwas über die tiefgründigen geistigen Errungenschaften der Physik unserer Zeit zu erfahren, Schüler und zukünftige Studierende der Physik oder andere Naturwissenschaften, die sich Appetit auf das holen wollen, was vor ihnen liegt, sowie interessierte Laien, die in den Medien bereits von Quarks und Quanten, der gekrümmten Raumzeit, Albert Einstein und dem Urknall gehört haben und nun wissen wollen, worum es bei der ganzen Aufregung eigentlich geht. Das Buch beginnt mit einer Wiederholung der wesentlichen physikalischen Grundlagen, die für das Verständnis der nachfolgenden Kapitel notwendig sind.

In jedem Kapitel werden zahlreiche, pädagogisch ausgewählte Beispiele vollständig ausgearbeitet, um den Stoff mit Leben zu erfüllen. Zudem enthält der Text eine Vielzahl von Aufgaben, die es dem Leser erlauben, sein Wissen zu vertiefen und unmittelbar anzuwenden. Die Lösungshinweise stehen dem Leser auf der Webseite des Verlages zum Herunterladen zur Verfügung.

• Grundlagen: Mechanik, Kräfte, Erhaltungssätze, Wellen
• Relativitätsprinzip, Zeitdilatation, Längenkontraktion, Paradoxien der Relativitätstheorie
• Relativistische Mechanik, Struktur der Raumzeit
• Photonen, Bohr'sches Atommodell, Welle-Teilchen-Dualismus
• Borns Wahrscheinlichkeitsinterpretation, Unbestimmtheit, Unschärfe, Tunneleffekt
• Philosophien der Quantenmechanik, Schrödingers Katze
• Elektronen, Protonen, Neutronen, Atome und Kerne
• Neutrinos, Mesonen und seltsame Teilchen
• Quarkmodell, Standardmodell der Elementarteilchenphysik
• Elektrodynamik, Chromodynamik, Schwache Wechselwirkung, Große vereinheitlichte Theorie
• Sterne und Galaxien, Rotverschiebung, Hubble-Gesetz, Urknall
• Strahlung des Schwarzen Körpers, Mikrowellenhintergrundstrahlung
• Ursprung der Materie, leichte und schwere Elemente
• Dunkle Materie, Dunkle Energie, Zukunft des Universums