Klassische Feldtheorie (FS 2023)

Voraussetzungen, Inhalt, Übungen, Literatur, etc.

Herzlich Willkommen zu der KFT Vorlesung! :-)

Prüfung

Termin: Dienstag 6. Juni
Zeitfenster: 13h -- 16h (reelle Prüfungszeit ca 13:15 -- 15:30)
Ort: Hörsaal B6
KSL An- und Abmeldung: 27. April -- 2. Juni
Format: schriftlich, closed book
Fragestunden: Mittwoch 24. Mai, Mittwoch 31. Mai: 11:15 -- 13:00 (Vorlesung am Dienstag 30. Mai fällt aus)

Wann, Wo und Wie

Format: Die Vorlesung wird als Präsenzveranstaltung durchgeführt werden. Ein Podcast o.ä. ist nicht vorgesehen.
Wann und Wo: Auf Euren Wunsch hin finden die Vorlesungen neu im Hörsaal B5 statt (und nicht, wie ursprünglich vorgesehen, im HS119):
- Termine: Vorlesung + Übungen: Dienstag 13h15 -- 14h, Mittwoch 11h15 -- 13h, Hörsaal B5
- Ausnahme: Dienstag 07.03., 13h15-14h: Vorlesung findet in HS119 statt (B5 ist besetzt)
- Beginn: Dienstag 21.02., 13h15

Übungen: Übungen sind integraler Bestandteil der Vorlesung; insbesondere gibt es keine strikte Trennung zwischen Vorlesung und Übungen.

ILIAS: Es ist zwar eine ILIAS-Seite für diese Vorlesung angelegt worden. Es besteht aber (bis auf Weiteres) keine Notwendigkeit, sich bei ILIAS für diese Vorlesung anzumelden.

Erforderliche Vorkenntnisse:

Mechanik I (insbesondere Grundlagen der Speziellen Relativitätstheorie - bitte vor Beginn der Vorlesung 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/newkft.pdf)
Inhalt der Vorlesung sind die Kapitel 2-8.
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