Spezielle und allgemeine Relativitätstheorie für Bachelorstudenten

این کتاب مقدمه‌ای آسان برای تئوری‌های نسبیت خاص و عام ارائه می‌کند و نشان می‌دهد که چگونه می‌توان هر دو مبحث را به عنوان استاندارد در مقطع کارشناسی فیزیک ادغام کرد. هدف اصلی آن دانشجویان یا مدرسان فیزیک از جمله معلمان فیزیک است. به لطف تمرین‌های متعدد با راه‌حل‌های دقیق، این کتاب برای خودآموزی نیز مناسب است که به موجب آن تنها دانش اولیه مکانیک کلاسیک و الکترودینامیک و همچنین ابزارهای ریاضی مرتبط مورد نیاز است.
دو قسمت اول این کتاب بر اساس سخنرانی در مورد نظریه نسبیت، که نویسنده از سال 2007 به طور منظم و با موفقیت بزرگ برای دانشجویان کارشناسی فیزیک در ینا. این مبانی SRT (تبدیل های لورنتس، چهار بردار، مکانیک نقطه نسبیتی) و ART (انحنای فضا-زمان، معادلات میدان انیشتین، راه حل شوارتزشیلد) را پوشش می دهد. در بخش سوم، روش‌های ریاضی به‌عنوان «مکمل‌هایی برای کاربران پیشرفته» ارائه شده‌اند که، در میان چیزهای دیگر، امکان حل سیستماتیک مسئله ارزش مرزی معادلات انیشتین-مکسول را برای یک سیاه‌چاله ساکن فراهم می‌کنند. به این ترتیب، برای اولین بار در یک کتاب درسی، یک مشتق فیزیکی از راه حل معروف Kerr-Newman آورده شده است.

Das vorliegende Buch bietet eine gut verständliche Einführung in die spezielle und allgemeine Relativitätstheorie und zeigt einen Weg auf, wie beide Themen standardmäßig in das Bachelorstudium der Physik integriert werden können. Damit richtet es sich in erster Linie an Studenten beziehungsweise Dozenten der Physik einschließlich des Physik-Lehramtes. Dank der zahlreichen Übungsaufgaben mit ausführlich dargestellten Lösungen ist es auch zum Selbststudium geeignet, wobei lediglich Grundkenntnisse der klassischen Mechanik und der Elektrodynamik sowie der zugehörigen mathematischen Hilfsmittel vorausgesetzt werden.
Die ersten beiden Teile dieses Buches basieren auf der Vorlesung zur Relativitätstheorie, die der Autor seit 2007 regelmäßig und mit großem Erfolg für Bachelorstudenten der Physik in Jena anbietet. Darin werden die Grundlagen der SRT (Lorentz-Transformationen, Vierervektoren, relativistische Punktmechanik) und der ART (Krümmung der Raumzeit, Einstein’sche Feldgleichungen, Schwarzschild-Lösung) behandelt. Im dritten Abschnitt werden als „Ergänzungen für Fortgeschrittene“ mathematische Methoden dargestellt, die unter anderem eine systematische Lösung des Randwertproblems der Einstein-Maxwell-Gleichungen für ein stationäres Schwarzes Loch gestatten. Auf diese Weise wird – erstmals in einem Lehrbuch – eine physikalische Herleitung der berühmten Kerr-Newman-Lösung gegeben.