Klassische Feldtheorie (FS 2024)

Voraussetzungen, Inhalt, Übungen, Literatur, etc.

Herzlich Willkommen zu der KFT Vorlesung! :-)

Informationen zur Prüfung

Termin: Donnerstag 20. Juni
Zeitfenster: 11h -- 14h (reelle Prüfungszeit ca 11:15 -- 13:30)
Ort: Hörsaal B5
KSL An- und Abmeldung: bis Freitag 14. Juni
Format: schriftlich, closed book
Fragestunde: Mittwoch 29. Mai, 11:15 -- 13:00 (Vorlesung am Dienstag 28. Mai fällt aus!)

Informationen zur Vorlesung

Format: Die Vorlesung wird als Präsenzveranstaltung durchgeführt werden. Ein Podcast o.ä. ist nicht vorgesehen.
Wann und Wo:
- Termine: Vorlesung + Übungen: Dienstag 13h15 -- 14h, Mittwoch 11h15 -- 13h, Hörsaal B5
- Beginn: Dienstag 20.02., 13h15

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

Prüfung: schriftlich, closed book, Juni

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
- Woche 01: Grundlagen der Speziellen Relativitätstheorie (Wiederholung)
- ca Woche 02 -- Woche 04: Minkowski-Geometrie und Lorentz-Tensoren
- ca Woche 05 -- Woche 06: Lorentz-Kovariante Formulierung der Relativistischen Mechanik
Klassische (Relativistische) Feldtheorie
- ca Woche 07 -- Woche 09: Lorentz-Kovariante Formulierung der Maxwell-Theorie (Elektrodynamik)
- ca Woche 09 -- Woche 10: Wirkungsprinzip und Lagrange-Formalismus für Felder
- ca Woche 11 -- Woche 12: 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 Aufgaben und die schriftlichen Lösungen dazu finden sich in der Liste unten.
Alle sollten versuchen, die Übungsaufgaben selbständig (und ohne gleich die Lösungen zu Rate zu ziehen) 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.

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