Peter Hertel – författare

This textbook presents a concise yet detailed introduction to quantum physics. Concise, because it condenses the essentials to a few principles. Detailed, because these few principles –  necessarily rather abstract – are illustrated by several telling examples. A fairly complete overview of the conventional quantum mechanics curriculum is the primary focus, but the huge field of statistical thermodynamics is covered as well.

The text explains why a few key discoveries shattered the prevailing broadly accepted classical view of physics. First, matter appears to consist of particles which, when propagating, resemble waves. Consequently, some observable properties cannot be measured simultaneously with arbitrary precision. Second, events with single particles are not determined, but are more or less probable. The essence of this is that the observable properties of a physical system are to be represented by non-commuting mathematical objects instead of real numbers. 

Chapters on exceptionally simple, but highly instructive examples illustrate this abstract formulation of quantum physics. The simplest atoms, ions, and molecules are explained, describing their interaction with electromagnetic radiation as well as the scattering of particles. A short introduction to many particle physics with an outlook on quantum fields follows. There is a chapter on maximally mixed states of very large systems, that is statistical thermodynamics. The following chapter on the linear response to perturbations provides a link to the material equations of continuum physics. Mathematical details which would hinder the flow of the main text have been deferred to an appendix.

The book addresses university students of physics and related fields. It will attract graduate students and professionals in particular who wish to systematize or refresh their knowledge of quantum physics when studying specialized texts on solid state and materials physics, advanced

Dieses Buch vermittelt einen Überblick über die Theoretische Physik in zwei Stufen.

Die ersten vier Kapitel über Mechanik, Elektrodynamik, Quantenmechanik und Statistische Thermodynamik behandeln begriffliche Grundlagen und vereinheitlichende Prinzipien mit einem Mindestmaß an mathematischem Aufwand. Die Beispiele wurden unter dem Gesichtspunkt der physikalischen Allgemeinbildung ausgesucht und didaktisch so aufbereitet, dass elementare Kenntnisse der Analysis ausreichen.

Der zweite Durchgang vertieft den Stoff und greift schwierigere Themen sowie forschungsrelevante Methoden auf; die mathematischen Ansprüche sind höher, wenn auch noch immer moderat. Für eine Reihe von inzwischen selbständigen Gebieten wie Chemische Thermodynamik, Hydrodynamik, Quantenfeldtheorie usw. werden die theoretischen Grundlagen bereitgestellt.

Das Buch wendet sich an Studierende unterschiedlicher Studiengänge (Lehramt an Gymnasien sowie Bachelor, Master oder Diplom in Physik). Zwar kann es die Theoretische Physik nicht vollständig, sondern nur beispielhaft abdecken, es bereitet jedoch gründlich auf weiterführende Lektüre und auf vertiefende oder spezialisierende Studien vor, weil die Sprechweise und auch die formale Beschreibung von der Forschung her abgeleitet sind.

Bemerkungen zur Physikgeschichte und zu philosophischen Implikationen sowie biographische Notizen runden den Text ab.

Dieses Mathematikbuch will Studierende der Physik und verwandter Disziplinen durch das Studium begleiten. Es ist vom Lehrbuch über Theoretische Physik des Verfassers inspiriert. Alles, was an Mathematik im Physikbuch vorkommt und dort entweder vorausgesetzt oder lediglich erwähnt wird, soll hier ausgebreitet werden. Und umgekehrt, das Mathematikbuch enthält nur die Gegenstände, die im Physikbuch auch wirklich angesprochen werden, direkt oder indirekt. Nicht weniger, aber auch nicht mehr.

This small book on the properties of continuously distributed matter covers a huge field. It sets out the governing principles of continuum physics and illustrates them by carefully chosen examples. These examples comprise structural mechanics and elasticity, fluid media, electricity and optics, thermoelectricity, fluctuation phenomena and more, from Archimedes'' principle via Brownian motion to white dwarfs. Metamaterials, pattern formation by reaction-diffusion and surface plasmon polaritons are dealt with as well as classical topics such as Stokes'' formula, beam bending and buckling, crystal optics and electro- and magnetooptic effects, dielectric waveguides, Ohm''s law, surface acoustic waves, to mention just some.

The set of balance equations for content, flow and production of particles, mass, charge, momentum, energy and entropy is augmented by material, or constitutive equations. They describe entire classes of materials, such as viscid fluids and gases, elastic media, dielectrics or electrical conductors. We discuss the response of matter to rapidly oscillating external parameters, in particular the electric field strength of light, in the framework of statistical thermodynamics.< An appendix on fields and a glossary round off this bird''s-eye view on continuum physics.

Students of physics, engineering and related fields will benefit from the clear presentation of worked examples and the variety of solution methods, including numerical techniques. Lecturers or advanced students may profit from the unified view on a substantial part of physics. It may help them to embed their research field conceptually within a wider context.