Helmut Günther – författare

Die Spezielle Relativitätstheorie steht und fällt mit der universellen Konstanz der Lichtgeschwindigkeit. Darauf gründet die Einstein-Minkowski-Axiomatik, die wegen ihrer grundsätzlichen Bedeutung in keinem Lehrbuch zur Theoretischen Physik fehlen darf. Hier soll außerdem auf eine zweite, unabhängige, aber vollkommen äquivalente axiomatische Darstellung aufmerksam gemacht werden, die weniger abstrakt und daher geeignet ist, auch demjenigen einen Einstieg in die relativistische Welt zu erschließen, der nicht unbedingt theo­re­tischer Physiker werden will. Dabei geht es dann primär um den Gang von bewegten und ruhenden Uhren und die Längen von bewegten und ruhenden Maßstäben. Ganz wesentlich ist es, von Anfang an den definitorischen Charakter bei der Bestimmung des Begriffes der Gleichzeitigkeit zu verstehen. Der sorgfältige Umgang mit dieser Definition liefert den Schlüssel zur Auflösung der relativistischen Paradoxa, wie dies ausführlich beim Zwillingsparadoxon gezeigt wird. Die Unterscheidung von Korrelation und Wechselwirkung erlaubt eine Betrachtung von Tachyonen, ohne die Kausalität zu verletzen. Anhand eines Gittermodells der relativistischen Raum-Zeit kann am Ende sogar das Zustandekommen der Längenkontraktion, der Zeitdilatation und der relativistischen Massenformel veranschaulicht werden. Es werden die Schlüsselexperimente erklärt und 48 Übungsaufgaben vorgerechnet.

Die bewegte Uhr geht nach. – Zwei Zwillinge bewegen sich in entgegengesetzter Richtung. Beide beobachten, dass die Uhr des anderen nachgeht. Dann kommen sie wieder zusammen und stellen fest: Jünger ist, wer seine Geschwindigkeit geändert hat. Eine elementare Erklärung dafür folgt aus einer Kette von Ungleichungen auf der Basis der Zeitdilatation. Mit Hilfe der Definition einer absoluten Gleichzeitigkeit finden wir eine weitere, einfache Erklärung. Hierbei ist es wichtig, den definitorischen Charakter der Gleichzeitigkeit zu verstehen. Alternativ zu Einsteins Herleitung formulieren wir einen anschaulichen Zugang zur Speziellen Relativitätstheorie. Dabei können wir über die Gleichzeitigkeit frei verfügen und lösen das Paradoxon sowohl mit der Lorentz-Transformation als auch bei absoluter Gleichzeitigkeit.

This book discusses in detail the special theory of relativity without including all the instruments of theoretical physics, enabling readers who are not budding theoretical physicists to develop competence in the field. An arbitrary but fixed inertial system is chosen, where the known velocity of light is measured. With respect to this system a moving clock loses time and a moving length contracts. The book then presents a definition of simultaneity for the other inertial frames without using the velocity of light. To do so it employs the known reciprocity principle, which in this context serves to provide a definition of simultaneity in the other inertial frames. As a consequence, the Lorentz transformation is deduced and the universal constancy of light is established. With the help of a lattice model of the special theory of relativity the book provides a deeper understanding of the relativistic effects. Further, it discusses the key STR experiments and formulates and solves 54problems in detail.