Seminar zur Relativitätstheorie im Wintersemester 2018/19
Prof. Dr. Joachim Lohkamp, Matthias Kemper
Blockseminar am:
Dienstag, 4.12. um 14:15 Uhr im Raum 311
Freitag, 7.12. um 14:15 Uhr im Raum SR4
Donnerstag, 13.12. um 10:15 Uhr im Raum 311
Dienstag, 18.12. um 14:15 Uhr im Raum 311
Montag, 14.01. um 16:15 Uhr im Raum 311
Eintrag im Vorlesungsverzeichnis
Die spezielle und allgemeine Relativitätstheorie Albert Einsteins sind zwei Grundpfeiler der modernen Physik. Die spezielle Relativitätstheorie folgt im Wesentlichen aus der (experimentell belegten) Annahme, dass sich Licht für verschiedene Beobachter immer mit derselben endlichen Geschwindigkeit ausbreitet, selbst wenn sich die Beobachter mit konstanter Geschwindigkeit zueinander bewegen. Das führt bei hohen Geschwindigkeiten zu spannenden Phänomenen, die unserem Alltagsverständnis von Zeit widersprechen. Raum und Zeit lassen sich nur zusammen als Raumzeit sinnvoll betrachten.
Während die Mathematik hinter der speziellen Relativitätstheorie noch recht simpel ist, benötigte Einstein zur Formulierung der allgemeinen Relativitätstheorie, die zusätzlich noch Gravitation beschreibt, ganz essenziell Methoden der Differentialgeometrie. Geometrische Begriffe wie Geodäten (kürzeste Verbindung zwischen zwei Punkten) und Krümmung lassen sich auch für die Raumzeit formulieren und erhalten eine neue physikalische Interpretation, hier z. B. als Teilchenbahnen bzw. Gravitation.
Dieses Seminar gibt eine Einführung in die spezielle und allgemeine Relativitätstheorie für Mathematiker, die notwendigen geometrischen Methoden werden parallel entwickelt. Wir werden uns an klassischen Beispielen wie dem Zwillingsparadoxon oder Modellen für schwarze Löcher orientieren und moderne Techniken zur Visualisierung kennenlernen, u. a. wie sie für den Film Interstellar verwendet wurden.
Es können Vortragsthemen für Lehramts- sowie Bachelor- und Masterstudierende der Mathematik vergeben werden. Vorausgesetzt wird ein gutes Verständnis der Inhalte der Grundlagenvorlesungen. Physikkenntnisse sind hilfreich, aber nicht erforderlich.
Für besonders Interessierte mit Vorkenntnissen in Differentialgeometrie empfehlen wir auch die Vorlesung Allgemeine Relativitätstheorie, in der fortgeschrittenere Themen behandelt werden.
Vorträge
Fragen beantwortet Matthias Kemper, Raum 307, Einsteinstr. 62.