Schlüsselkonzepte zur Physik - Von den Newton-Axiomen bis zur Hawking-Strahlung

Dieses Buch behandelt zentrale Ideen und Konzepte aus den verschiedensten Bereichen der Physik, die in üblichen Darstellungen oft tief unter technischen Details begraben liegen. Zudem werden Themen diskutiert, die wegen ihrer Vielschichtigkeit in den Grundvorlesungen keinen angestammten Platz haben.

Diese Schlüsselkonzepte werden jeweils in kurzen Essays und ohne formalen Ballast so dargestellt, dass das Wesentliche klar zum Vorschein kommt. Das Buch bietet damit gleichsam eine Landkarte und eine Schatzkiste für das weite Feld der Physik.

Das Buch eignet sich sowohl für Studierende der Physik ab etwa dem dritten Semester und auch für Leser mit allgemeinem naturwissenschaftlich-mathematischem Hintergrund und besonderem Interesse an der Physik.

Inhaltsverzeichnis:

Eine Landkarte der Physik.-1 Klassische Mechanik.Die Newton'schen Axiome.Das Gravitationsgesetz.Rotierende Systeme.Symmetrien und der Satz von Noether.Der Lagrange-Formalismus.Das Hamilton'schen Prinzip.Fluidmechanik.Chaotische Systeme.-2 Elektrizität und Magnetismus.Elektrizität und Magnetismus.Magnetische Materialien.Die Maxwell-Gleichungen.Das Vektorpotential und die Minimalankopplung.Das Millikan-Experiment Plasmaphysik.-3 Wellen, Optik und Akustik.Schwingungen und Wellen.Schall.Das elektromagentische Spektrum.Geometrische Optik.Linsen und Abbildungsgleichungen.Optische Holographie.Solitonen.-4 Thermodynamik und Statistische Physik.Temperatur und Wärme.Entropie und der Zweite Hauptsatz.Kreisprozesse.Die Maxwell-Boltzmann-Verteilung.Transportgleichungen.Brown'sche Bewegung.Der Maxwell'sche Dämon.Bose- und Fermi-Statistik.Phasenübergänge und kritische Phänomene.-5 Atome, Kerne, Elementarteilchen.Atomorbitale.Der Laser.Rutherford-Streuung.Radioaktivität.Antiteilchen.Teilchenbesch leuniger.Detektoren für Elementarteilchen.Vom Teilchenzoo zum Standardmodell.Gibt es Tachyonen?.-6 Spezielle Relativitätstheorie.Der Weg zur Relativitätstheorie.Das Michelson-Morley-Experiment.Relativistische Formulierung.Relativistische Effekte.Cerenkov-Strahlung.-7 Quantenmechanik.Das Doppelspalt-Experiment.Die Postulate der Quantenmechanik.Die Schrödinger-Gleichung.Schrödingers Katze und Wigners Freund.Der harmonische Oszillator.Verschränkte Zustände.Vielteilchen-Quantenmechanik.Rechenmethoden in der Quantenmechanik.Das Feynman'sche Pfadintegral.Das Einstein-Podolsky-Rosen-Paradoxon.Die Grenzen des Kopierens.Anyonen.-8 Festkörperphysik.Kristallgitter.Das reziproke Gitter.Fermi-Fläche und Besetzungsfunktion.Normalschwingungen und Phononen.Plasmonen, Magnonen, Polaritonen.Defekte in Festkörpern.Supraleitung.Bose-Einstein-Kondensation.Jenseits des Lichtmikroskops.Der Mößbauer-Effekt.Metamaterialien.-9 Eichtheorien und Quantenfelder.Eichinvarianz und Eichtheorien.Der Aharanov-Bohm- Effekt.Quantenelektrodynamik.Quantenfeldtheorie.Dynamische Symmetriebrechung.Feynman-Diagramme.Die Renormierungsgruppe.Quantenchromodynamik: Quarks, Gluonen und Confinement.Elektroschwache Theorie.Supersymmetrie.-10 Allgemeine Relativitätstheorie.Allgemeine Relativitätstheorie.Schwarze Löcher.Gravitationswellen.Exotische Materie.-11 Gravitation und Kosmologie.Kosmologische Grundüberlegungen.Die Kosmologische Konstante.Planck-Einheiten.Casimir-Effekt.Hawking-Strahlung.Das holographische Prinzip.Wie konstant sind die Naturkonstanten?.-Anmerkungen und Quellen.-Symbolverzeichnis