Relativitätstheorie mit Zirkel und Lineal

mit 87 Abbildungen und 2 Tabellen

by D.-E.Liebscher


Vorwort von Hans-Jürgen Treder

Die spezielle Relativitätsheorie Einsteins ist das Fundament der physikalischen Lehre von Raum, Zeit und Bewegung. Im Rahmen der speziellen Relativitätsheorie ist die Raum-Zeit-Union von Herrmann Minkowski einführbar, in der die Einsteinsche Kinematik zu einer besonderen nicht-Euklidischen Trigonometrie wird. Die spezielle Relativitätsheorie erlaubt ganz allgemein, die physikalische Bewegungslehre auf elementare Weise als eine Raum-Zeit-Geometrie aufzufassen, als der Ausartung sich die Galilei-Newtonsche Kinematik der klassischen Mechanik erweist. Die synthetische Behandlung der nicht-Euklidischen Geometrien, die wir Felix Klein verdanken, ist aber auch ein natürlicher und damit elementarer Weg zur Einführung in die spezielle Relativitätsheorie. Klein hat auf diesen Zusammenhang wiederholt hingewiesen und eine synthetische elementargeometrische Darstellung von Einsteins spezieller Relativitätsheorie als propädeutisch und didaktisch besonders hilfreich und wünschenswert angeregt. Kleins Schriften über Elementarmatematik und und über nicht-Euklidiche Geometrien enthalten die grundsä,tzlichen methodischen Hinweise hierfür.

Eine Ausführung diese Programms, die Relativitätsheorie als Elementargeometrie allen mathematisch Interessierten zugänglich zu machen und abei gleichzeitig die Physiker durch die schöne Einfachheit der Konstruktion zu erfreuen, gab es meines Wissens aber bisher nicht. Es ist daher das in pädagogisches Neuland führende Verdienst des vorliegenden Büchleins von Dr.D.-E.Liebscher, im Geiste Kleins zu zeigen, daß und wie die Sätze der speziellen Relativitätsheorie elementargeometrisch mit Zirkel und Lineal herleitbar sind. Der Leser ist eingeladen, die Konstruktionen selber auszuführen und sich so auf elementarem Wege in Einsteins Gedankenwelt einzuarbeiten.

Inhalt

  • Einleitung
  • Fahrpläne
  • Inertialsysteme
  • Wellenphänomene
  • Die Relativität der Gleichzeitigkeit
  • Die Relativität der Masse
  • Die Geometrie der Raum-Zeit
  • Die Zeit in der speziellen Relativitätsheorie
  • Die Länge in der speziellen Relativitätsheorie
  • Der Doppler-Effekt in der speziellen Relativitätsheorie
  • Impuls, Masse und Energie
  • Stoßprozesse
  • Schlußbemerkungen
  • Anhang: Zusammenstellung der benutzten Grundlagen der projektiven Geometrie der Ebene
  • Literatur
  • Sachverzeichnis

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Last updated: February 15, 2007