Aufstieg zu den Einsteingleichungen

Aufstieg zu den Einsteingleichungen

Diese Seite soll hauptsächlich der Kommunikation mit meinen Lesern bzw. mit Interessenten dienen. Am unteren Ende der Seite kann man seine Fragen und Anmerkungen zum Buch eintragen, alternativ mir auch über meine Kontaktseite eine Email zuschicken. 

Mein 2014 in der ersten Auflage erschienenes Buch "Aufstieg zu den Einsteingleichungen" soll die Welt der Allgemeinen Relativitätstheorie auch für Menschen öffnen, die lediglich physikalisches und mathematisches Grundwissen wie beispielsweise aus der gymnasialen Oberstufe besitzen. An dieses Wissen knüpft das Buch dann behutsam an. Dabei habe ich die Theorie in einer ähnlichen quantitativen Form beschrieben, in der auch Einstein sie darlegt. 

Anfang 2021 ist eine überarbeitete, verbesserte und wesentlich erweiterte zweite Auflage im Springer-Verlag erschienen. Erweitert wurde der Inhalt der ersten Auflage um drei Kapitel. In Kapitel 10 wird als Abschluss des Teils über die Tensorrechnung im euklidischen Raum der allgemeine Trägheitstensor im Dreidimensionalen beschrieben. In den Kapiteln 25 und 26 werden weitere Anwendungen der Allgemeinen Relativitätstheorie auf Objekte außerhalb unseres Sonnensystems vorgestellt. In Kapitel 25 behandeln wir das Thema "Gravitationswellen", das durch die erstmalig erfolgreiche Messung von Gravitationswellen im Jahr 2015 (bekannt gegeben im Februar 2016, geehrt durch den Physik-Nobelpreis 2017) in den letzten Jahren große Aufmerksamkeit erlangt hat. In Kapitel 26 begeben wir uns in das Innere eines Sterns, untersuchen das Gleichgewicht zwischen Druck und Gravitation und leiten die sogenannte "innere" Schwarzschild-Lösung her.   

Buchinhalt
  • Weltbild der Gravitation vor Einstein 
    Keplersche Gesetze, Fallgesetze, Newtonsche Gesetze, Arbeit und Energie, Drehbewegungen, Newtonsches Gravitationsgesetz, Planetenbahnen 

  • Vektor- und Tensorrechnung in der euklidischen Ebene, Trägheitstensor 

  • Die Spezielle Relativitätstheorie (SRT)
    Relativitätsprinzip, Geometrie der Raumzeit, Vektor- und Tensorrechnung in der SRT, Energie-Impulstensoren in der SRT

  • Grundlagen der Allgemeinen Relativitätstheorie 
    Gravitation und Raumzeit Modell, Mathematische Grundlagen der gekrümmten Raumzeit, Bewegung im Gravitationsfeld, Geodätengleichung, Krümmung im Riemannschen Raum,  Einsteingleichungen, Schwarzschild-Lösung 
  • Anwendung der Allgemeinen Relativitätstheorie auf ausgesuchte kosmologische Phänomene Gravitationswellen, Gravitationskollaps und innere Schwarzschild-Metrik, Statische Schwarze Löcher 
 
 
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Errata

Obwohl ich mich sehr darum bemüht habe, die zweite Auflage fehlerfrei zu gestalten, können mir Flüchtigkeitsfehler oder auch Patzer unterlaufen sein. In solchen Fällen können Sie sich die aktuelle Errata-Liste inklusive der Richtigstellungen als PDF-Datei  herunterladen, wobei Rechtschreibfehler außen vor bleiben. Bis jetzt (August 2021) sind mir keine fachlichen Fehler aufgefallen bzw. keine von Lesern gemeldet worden.

Zusatzmaterialien

Ich plane, weitere Inhalte zur Allgemeinen Relativitätstheorie bereitzustellen, schauen Sie doch ab und zu mal nach.

5 Kommentare zu “Aufstieg zu den Einsteingleichungen”

  1. Sehr geehrter Herr Dr. Ruhrländer,
    ich freue mich sehr, dass es nunmehr Ihre Website gibt und darin die von mir im Amazon-Kommentar gewünschte Errata-Liste zu finden ist. Das ist sehr hilfreich beim Studium Ihres wunderbaren Buches.
    Vielen Dank
    G. Weigelt

  2. Sehr geehrter Herr Ruhrländer,

    obwohl ich noch nicht ganz durch bin, darf ich wohl schon feststellen, dass mir Ihr Buch „Aufstieg zu den Einsteingleichungen“ sehr gut gefällt – vielen Dank dafür! In der Fachliteratur findet man meist zwei weit voneinander getrennte Untermengen vor: Die populärwissenschaftlichen Sachbücher einerseits, aus denen man nicht viel mehr als qualitative Phrasen lernen kann, und die Fachliteratur andererseits, die nur Studenten und Experten zugänglich ist. Ein ehrgeiziger Oberstufenschüler etwa hat es oft schwer, sich weiter zu entwickeln, weil ihm die Literatur fehlt. Hier schließen Sie eine wichtige Lücke, und ich hätte vor gut 30 Jahren gern ein solches Buch gehabt, um schon einmal an dem Vorlesungsstoff meines geplanten Physikstudiums schnüffeln zu können. Immerhin gab es bereits die Kosmologie von Edward Harrison, die auch heute noch lesenswert ist, obwohl sich hier in diesen Jahren natürlich extrem viel getan hat.

    Mir ist in Ihrem Buch noch eine historische Ungenauigkeit aufgefallen: Es war wohl nicht Galilei, sondern Simon Stevinus, der die Fallexperimente mit den Kanonenkugeln durchführte. Galilei hatte allerdings Experimente mit rollenden Kugeln auf schiefen Ebenen gemacht (ein komplizierterer Fall, wegen der Trägheitsmomente).

  3. August Kälin

    Sehr geehrter Herr Ruhrländer

    Während den vergangenen Festtagen habe ich in ihrem Buch geschnüffelt und bin sofort fündig geworden! Ihre Reduktion des Energie-Impuls Tensors (EIT) auf Staub war für mich ein Augenöffner. So vereinfacht, konnten Sie eine simple, einleuchtende Erklärung präsentieren, weshalb die Energiedichte als Komponente eines Tensors 2. Ordnung definiert werden muss, zumindest wenn man die Naturgesetze relativistisch, also kovariant zur Lorenztransformation formulieren will. Der EIT wird einfach hergeleitet und analysiert (Enerige- und Impulserhaltug). Zusammen mit den detaillierten Rechnungen ein wesentlich besserer Einstieg, als der historische Zugang über die elektromagnetischen Feldern. Ich werde mir ihr Buch merken auf meinem eigenen Aufstieg zu den Einsteingleichungen!

  4. Christian Hanewald

    Hallo Herr Ruhrländer,

    jetzt muß ich endlich mal schreiben, was ich bereits nach der ersten Lektüre Ihres Buches zum Ausdruck bringen wollte: Das Buch scheint mir eine hervorragende Einführung in die SRT und ART für Nicht-Mathematiker und Nicht-Physiker zu sein. Ich selbst habe einmal Philosophie studiert und mich viel mit Erkenntnistheorie beschäftigt. Nach meinem Studium (ist jetzt schon eine geraume Weile her) bin ich irgendwann an der Wissenschaftstheorie hängen geblieben. Ein grundlegendes Problem für jemanden mit meinem Hintergrund ist dabei immer, dass er nur qualitative Einblicke in die wichtigsten aktuellen naturwissenschaftlichen Theorien erwerben kann, es sei denn, jemand macht sich die Mühe, ihn auch auf der quantitativen Ebene Stück für Stück mitzunehmen. Das ist Ihnen m.E. mit Ihrem Buch hervorragend gelungen. Ich hatte beinahe das Gefühl, das Physik-Studium, das ich früher einmal angedacht hatte, ein ganz ganz kleines bißchen nachgeholt zu haben. In jedem Fall ist mir damit sehr hinsichtlich des Verständnisses der entsprechenden wissenschaftstheoretischen Texte geholfen. Vielen Dank dafür! Ich werde jetzt versuchen, mich mit diesem Hintergrund vorsichtig in das aktuelle Standardmodell der Kosmologie einzuarbeiten. Wenn Sie diesbezüglich Literaturhinweise haben, sehr gerne.

    Mit freundlichen Grüßen

    Christian Hanewald

  5. Sehr geehrter Herr Dr. Ruhrländer,

    die eBooks der Neuauflage von „Aufstieg zu den Einsteingleichungen“ (Springerverlag) und des neuen Buchs „Allgemeine Relativitätstheorie Schritt für Schritt“ sind nunmehr erschienen und erhältlich. Die gedruckten Bücher werden es in gut einem Monat auch sein.
    Für mich wird vor allen das neue Buch eine Herausforderung. Da sind ausführliche Erklärungen sehr hilfreich.
    Ich danke Ihnen für für große Müher, derartig schöne Büchere zu schreiben und freue mich auf Lesen nd Verstehen die kommenden Jahre.

    Mit freundlichen Grüßen
    Gert Weigelt

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