Klassische Feldtheorie (FS 2022)

Voraussetzungen, Inhalt, Übungen, Literatur, etc.

Herzlich Willkommen zu der KFT Vorlesung! :-)

Wann, Wo und Wie

Format:
- Es tut mir sehr leid Euch mitteilen zu müssen, dass diese Vorlesung aus gesundheitlichen Gründen vorläufig leider nicht in Präsenz stattfinden kann sondern online (als live Zoom Vorlesung) zu den unten genannten Zeiten stattfinden wird.
- Der Hörsaal 119 steht Euch während der Vorlesungszeiten zur Verfügung.
- Ich hoffe sehr, dass sich sowohl meine eigene als auch die allgemeine gesundheitliche Situation so rasch verbessern, dass die Vorlesung möglichst bald in Präsenz stattfinden kann.
- Bitte beachtet immer auch die aktuellen Corona Hinweise und Richtlinien der Unileitung.
Termine: Vorlesung + Übungen: Dienstag 13h15 -- 14h, Mittwoch 10h15 -- 12h
Beginn: Dienstag 22.02., 13h15: Vorbesprechung
ILIAS: Bitte bei ILIAS für diese Vorlesung anmelden: ILIAS KFT
Mailing Liste: Um eine mailing liste zu erstellen über die ich Euch schnell und unkomplizier erreichen kann (für Ankündigungen, zoom links und weitere aktuelle Informationen), ohne mich vorher dazu auf ILIAS einloggen zu müsen, bitte auch bei mir via email anmelden (blau at itp dot unibe dot ch, oder matthias dot blau at unibe dot ch). Danke!
Übungen: Übungen sind integraler Bestandteil der Vorlesung; keine strikte Trennung zwischen Vorlesung und Übungen.
Ich habe oft am Dienstag direkt im Anschluss an die Vorlesung eine weitere (zoom-)Sitzung, aber am Mittwoch sollte ich nach der Vorlesung Zeit haben, falls Interesse an weiteren Gesprächen besteht.

Aktuelle und/oder Gemischte Informationen

Fragestunde (zoom): Donnerstag 16. Juni, 10:15

Prüfung:
- Termin: Mittwoch 22. Juni 2022
- Zeitfenster: 10:00 -- 13:00
- Ort: ExWi Hörsaal B005
- An-und Abmeldefrist: 10.03 -- 15.06
- Format: schriftlich, closed book

Erforderliche Vorkenntnisse:

Mechanik I (insbesondere Grundlagen der Speziellen Relativitätstheorie - bitte in Erinnerung rufen!)
Elektrodynamik (wird erst in der 2. Semesterhälfte gebraucht)
Mechanik II (Lagrange-Funktion, Prinzip der kleinsten Wirkung, etc.)
Lineare Algebra (Vektorräume, Lineare Transformationen, Skalarprodukt, Dualraum etc.)

Inhalt - Überblick

Spezielle Relativitätstheorie
- Grundlagen der Speziellen Relativitätstheorie (Wiederholung)
- Minkowski-Geometrie und Lorentz-Tensoren
- Lorentz-Kovariante Formulierung der Relativistischen Mechanik
Klassische (Relativistische) Feldtheorie
- Lorentz-Kovariante Formulierung der Maxwell-Theorie (Elektrodynamik)
- Wirkungsprinzip und Lagrange-Formalismus für Felder
- Noether-Theorem und Energie-Impuls Tensor
Schwerkraft und Relativitätstheorie (wenn Zeit vorhanden)
- Beschleunigungen und Spezielle Relativitätstheorie
- Grenzen der Speziellen Relativitätstheorie
- Einsteinsches Äquivalenzprinzip

Skript

Es gibt ein Skript (auf englisch).
Das Skript ist über diese webpage erhältlich (unter KFT/kft.pdf)
Inhalt der Vorlesung sind die Kapitel 2-6.
Kontrollfragen

Übungen

Vorbemerkung zu den Modalitäten:

Übungen sind integraler Bestandteil der Vorlesung. Insbesondere wird es keine strikte Trennung zwischen Vorlesungsstunden und Übungsstunden geben.
Alle sollten versuchen, die verteilten Übungsaufgaben selbständig zu lösen (ich werde dies allerdings nicht kontrollieren - wer nicht mitarbeitet schadet sich nur selbst).
Die Aufgaben werden auf Wunsch und bei Fragen in der Vorlesung besprochen und vorgerechnet, ausserdem werden schriftliche Lösungen verteilt werden.

Übungen und Lösungen

Literatur-Hinweise

Spezielle Relativitätstheorie
Was wir in der Vorlesung besprechen werden, findet sich im Wesentlichen in jedem Lehrbuch der speziellen Relativitätstheorie, und alle sollten versuchen, im Laufe der Zeit ihr eigenes Lieblingslehrbuch zu finden.
Zwei elegante, moderne und erschwingliche deutschsprachige Lehrbücher sind
- W. Nolting: Grundkurs Theoretische Physik 4 (Spezielle Relativitätstheorie, Thermodynamik)
- U. Schröder: Spezielle Relativitätstheorie
Klassische Feldtheorie
Ein exzellentes Buch zu allen (auch fortgeschrittenen) Aspekten der speziellen Relativitätstheorie (zB auch Darstellungstheorie der Lorentz-Gruppe und der Poincaré-Gruppe), und zu Klassische Feldtheorie und Noether-Theorem (allerdings eher komplementaer zu dem Inhalt meiner Vorlesung), ist
- R. Sexl, H. Urbantke: Gruppen, Relativität, Teilchen
Ein neues, elementares und erschwingliches, Lehrbuch das ausschliesslich dem Noether-Theorem in Mechanik und Feldtheorie gewidmet ist (allerdings auch Fehler und irrefuehrende Behauptungen enthaelt) ist
- D. Neuenschwander: Emmy Noether's Wonderful Theorem

WWW und andere Quellen

Hinweis: wenn ihr Material (Skripten / Lecture Notes etc.) verwenden wollt, das ihr im WWW gefunden habt, zeigt es mir bitte (auch was Physik angeht gibt es im WWW viel mehr Mist als qualitativ hochwertiges und verlässliches Material). Empfehlenswert (und hiermit empfohlen) sind z.B.:

Zur Geschichte der Speziellen Relativitätstheorie

Domenico Giulini: Über die Herkunft der Speziellen Relativitätstheorie [pdf file]
Rafael Ferraro: From aether theory to Special Relativity
Wikipedia: History of Special Relativity
Kommentierte Version der fundamentalen Arbeit Zur Elektrodynamik bewegter Körper von Albert Einstein
Hermann Minkowksi's berühmter und wegweisender Artikel Raum und Zeit
Einstein Archives Online

Lecture Notes

Noether-Theorem
- Emmy Noether: Invariante Variationsprobleme (wikisource Version des Artikels von 1918)
- Emmy Noether: Invariante Variationsprobleme (engl. Übersetzung des Artikels von 1918)
- Nina Byers: E. Noether's Discovery of the Deep Connection Between Symmetries and Conservation Laws
- Nina Byers: The Life and Times of Emmy Noether; contributions of E. Noether to particle physics
- Noether-Theorem (Wikipedia, deutsch)
- Noether's Theorem (Wikipedia, englisch, ausführlicher)
Varia
- Usenet Physics FAQ (der Abschnitt zu Special Relativity, insbesondere die ausführliche Diskussion des Twin Paradox (Zwillingsparadoxon))
- Wkipedia: Twin Paradox
- Special Relativity Flash Animations
Advice (Guter Rat von Nobelpreisträger Gerard 't Hooft)

Contact

Matthias Blau, Office 220a