- Biedt een uitgebreide en gedetailleerde inleiding tot de algemene relativiteitstheorie
- Bespreekt op begrijpelijke wijze boeiende onderwerpen, van de zwaartekrachttheorie van Newton tot de metriek van roterende zwarte gaten
- Gemotiveerd door verspreide opdrachten en vraagstukken
Dit boek biedt studenten natuurkunde een overzichtelijke inleiding tot de algemene relativiteitstheorie: wat is de energie-impulstensor en wat beschrijven de vergelijkingen van Friedmann? Hoe kan men de ruimtetijd modelleren door middel van een variëteit? Wat is de Schwarzschild-oplossing en wanneer heeft men Kruskal-coördinaten nodig? Kan men energie winnen uit de ergosfeer van een roterend zwart gat? Deze vragen en vele andere worden in dit boek beantwoord. De didactische focus ligt op een eenvoudige en begrijpelijke uitleg en gedetailleerde weergave van het complexe onderwerp. Het boek vermijdt bewust uitdrukkingen als "het kan worden aangetoond dat..." of "zoals gemakkelijk kan worden aangetoond, geldt" en geeft de rekenstappen in opgaven en afleidingen uitgebreid weer.
Ter herhaling worden de belangrijkste punten uit de Lagrangiaanse mechanica, de elektrodynamica en de speciale relativiteitstheorie kort weergegeven. Lezers dienen vooral wiskundige voorkennis te hebben op het gebied van lineaire algebra en complexe getallen. Noodzakelijke verdere wiskunde, zoals differentiaalmeetkunde, wordt zorgvuldig, doelgericht en begrijpelijk geïntroduceerd. Concrete opgaven met volledige, uitgebreide oplossingen nodigen uit tot meedenken en meerekenen.
Het boek is onderverdeeld in vijf delen:
- Grondbeginselen van de speciale relativiteitstheorie en gevolgen voor de relativistische mechanica en elektrodynamica
- Belangrijke resultaten van het zwaartekrachtmodel van Newton en de noodzaak van een nieuwe zwaartekrachttheorie, modellering van ruimte-tijd door een Lorentz-variëteit
- Fysisch zwaartepunt: heuristische en formele afleiding van de Einsteinvergelijkingen
- Astrofysische objecten: afleiding van de Schwarzschild-metriek, het binnenste van een ster, niet-roterende, roterende en geladen zwarte gaten, Eddington-Finkelstein- resp. Kruskal-coördinaten, Penrose-diagrammen
- Toepassing op ons universum: homogeniteit en isotrope eigenschappen van het universum, Robertson-Walker-metriek, Friedmann-vergelijkingen
De auteur Michael Ruhrländer heeft wiskunde gestudeerd aan de Universiteit van Essen en is gepromoveerd in Wuppertal. Sinds 2010 is hij docent wiskunde en statistiek aan de TH Bingen.
