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Bernd Sonne befasst sich mit der Speziellen Relativitätstheorie (SRT) Albert Einsteins. Dabei werden die Theorien des wohl bedeutendsten Physikers des…
20. Jahrhunderts, der unser physikalisches Weltbild revolutionierte, für jedermann auch ohne spezielle Vorkenntnisse nachvollziehbar. In einem historischen Rückblick geht der Autor zunächst darauf ein, wie es überhaupt zur SRT gekommen ist – Kernpunkt ist dabei das berühmte Experiment von Michelson und Morley Ende des 19. Jahrhunderts. Daraufhin stellt er die Prinzipien der SRT vor und geht auf die Äquivalenz von Masse und Energie ein. Anschauliche Beispiele aus der Praxis verdeutlichen die Ausführungen. Einige Paradoxa, die mit der SRT verbunden sind, werden widerspruchsfrei aufgelöst.Die Geburt der Quantenphysik: Boltzmann, Planck, Einstein, Nernst und andere (essentials)
Par Rudolf Huebener, Nils Schopohl. 2016
Das essential bietet einen Uberblick zur Entstehung der Quantenphysik, beginnend bei Plancks Formulierung des Strahlungsgesetzes uber die Weiterentwicklung durch Albert…
Einstein bis hin zur modernen Quantenmechanik auf der Basis der Arbeiten von Heisenberg, Born und Jordan. Die am Fortschritt der modernen Quantenphysik beteiligten Wissenschaftler werden vorgestellt, ihre Theorien und die historischen Zusammenhange ausfuhrlich erlautert. Der Leser erhalt auf diese Weise einen fundierten Einblick in diesen hochwichtigen Teilbereich der Physik. "Kunststoffkomponenten für LED-Beleuchtungsanwendungen: Werkzeugtechnik, Replikation und Metrologie (essentials)
Par Christian Brecher, Christoph Baum, Bernd Meiers, Daniel Simone, Reik Krappig. 2016
Dieses essential befasst sich mit denProzessketten zur Herstellung optischer Komponenten fürLED-Beleuchtungsanwendungen. Mit Blick auf eine wirtschaftliche Fertigung derKomponenten gehen die…
Autoren besonders auf die Möglichkeiten zurkostengünstigen Replikation durch Kunststoffspritzguss oderRolle-zu-Rolle-Prozesse ein. Sie thematisieren die notwendigenFertigungsschritte für die Werkzeugherstellung genauso wie die messtechnischeCharakterisierung der Kunststoffkomponenten. Dabei zeigen sie die notwendigeMaschinen- und Werkzeugtechnik, mögliche Verfahrensvarianten, die verwendetenMaterialien und entsprechende Beispielgeometrien auf.Dieses essential vermittelt auf eingängige Weise, worum es bei Albert Einsteins Relativitätstheorie geht und weshalb sie von so großer Bedeutung…
für die Wissenschaft und den Alltag ist. Zu Beginn erläutert Bernd Sonne die zugrunde liegenden Prinzipien und einige Beispiele der Speziellen Relativitätstheorie, anschließend geht er ausführlich auf die Allgemeine Relativitätstheorie ein. Anschauliche Gedankenexperimente verdeutlichen die Ausführungen. So werden die Theorien des wohl bedeutendsten Physikers des zwanzigsten Jahrhunderts, der unser physikalisches Weltbild revolutionierte, für jedermann auch ohne spezielle Vorkenntnisse nachvollziehbar.Philosophie und Physik am außerschulischen Lernort: Konzepte zur Natur der Naturwissenschaften an Schule und Hochschule (essentials)
Par Annika Kruse, Cornelia Denz. 2016
Dieses essential zeigt am Beispiel des innovativen Projekts ,,Selberdenken!" auf, wie eine Verbindung von Naturwissenschaft und Philosophie auf der Basis…
von forschend-entdeckendem Lernen und explorativem Experimentieren an Schule und Hochschule gelingt. Fragen wie ,,Was denkt man, wenn man nach den Bausteinen der Materie sucht?" und ,,Wie schafft man es, Daten durch die Luft zu transportieren?" bieten dabei das Potenzial, Jugendliche für ein tiefgreifendes Verständnis unserer technisierten Welt zu begeistern. Motor für diese kritisch-neugierige Perspektive ist die Naturphilosophie, die auf lebendige Weise neben der fachlichen Dimension auch die Hintergründe von Naturwissenschaft thematisiert.Neustart des LHC: Die Teilchenphysik hinter der Weltmaschine anschaulich erklärt (essentials)
Par Alexander Knochel. 2016
Dieses Essential gibt eine kompakte Einführung in unser aktuelles Bild der Elementarteilchenphysik. Es legt dabei den Schwerpunkt auf Phänomene wie…
das Higgs-Teilchen, welche am Large Hadron Collider (LHC) erforscht werden. Der LHC am Forschungszentrum CERN bei Genf ist der leistungsfähigste Beschleuniger der Welt und läuft seit dem Frühjahr 2015 erneut mit Rekordenergie. Der Autor beschreibt, wie das sogenannte ,,Standardmodell der Teilchenphysik" aufgebaut ist und wie die Experimente des LHC es durch genauere Messungen festigen und durch neue Entdeckungen revolutionieren können. Dabei werden die wichtigsten grundlegenden Begriffe erklärt: Was sind beispielsweise virtuelle Teilchen, und welche Rolle spielen sie in der Natur? Was ist eine Quantenfeldtheorie? Sind die Elementarteilchen wirklich elementar? Was ist Symmetriebrechung?Climate Engineering: Möglichkeiten und Risiken (essentials)
Par Wolfgang Osterhage. 2016
Unter der Prämisse, dass ein Klimawandel stattfindet, arbeitet Wolfgang Osterhage eine Problemstellung heraus, die zu Lösungsvorschlägen im Rahmen des Climate…
Engineering führt, mit welchen das Klima pro-aktiv beeinflusst werden kann. Der Autor stellt die hierfür erforderlichen technischen Maßnahmen vor. In die Bewertung von Risiken fließen thermodynamische und chaostheoretische Überlegungen ein, die zu einer kritischen Beurteilung führen. Weitere Bewertungskriterien ergeben sich schließlich aus ethischen Grundsatzüberlegungen.Das Leben der Sterne: Teil III: Endphasen der Sterne (essentials)
Par Matthias Heyssler. 2016
Das Essential beschreibt, ausgehend von ihren Zustandsgrößen, die unterschiedlichen Endphasen der Sterne. Hierbei legt der Autor besonderes Augenmerk auf die…
Zukunft unserer Sonne. Eine Diskussion der Weißen Zwerge und Neutronensterne sowie eine grundlegende Erläuterung der physikalischen Vorgänge, die zu einer Supernova führen, schließen sich diesen Ausführungen an. Ferner wird eine Klassifikation und Beschreibung der unterschiedlichen Arten von Supernovae präsentiert. Ein Blick auf die ersten Sterne in unserem frühen Universum rundet dieses Essential ab.Diese kompakte Einführung enthält die wichtigsten Grundlagen der mathematischen Statistik, die Beschreibung von Messungen und deren Fehler als Ergebnisse von…
Stichproben und die Methode der kleinsten Quadrate, angewandt auf verschieden schwierige konkrete Beispiele. Zusätzlich werden kurze Hinweise auf weitere Verfahren der Datenanalyse gegeben.Wolfgang Osterhage vollzieht die ,,Rückführung" der Energie auf die ursprünglichen Quellen, denn auch die heute als ,,alternativ" apostrophierten Energieformen haben…
ihre Ursprünge in kosmischen und mikrokosmischen Prozessen, die sich auf unterschiedliche Weise bei uns auf der Erde manifestieren. Zum Verständnis stellt der Autor dazu die Grundlagen der Atom- und Kernphysik in allgemein verständlicher Form vor.Das Leben der Sterne: Teil II: Junge stellare Objekte und Sternenalltag (essentials)
Par Matthias Heyssler. 2015
Das Essential beschreibt die Entwicklung junger stellarer Objekte nach der Protosternphase und knüpft nahtlos an den ersten Teil der Essentials-Serie…
über „Das Leben der Sterne“ an. Im Folgenden werden Bedingungen formuliert, unter denen die jungen Sterne die Hauptreihe im Hertzsprung-Russell-Diagramm erreichen. Die grundlegenden kernphysikalischen Prozesse des Wasserstoffbrennens, in Form der Proton-Proton-Reaktion und des CNO-Zyklus, werden ausführlich diskutiert und entsprechende Voraussetzungen definiert. Eine Übersicht ausgewählter optischer und physischer Veränderlicher sowie ein Ausflug in die Welt der Sternhaufen liefern einen Einblick in die Vielfalt der Sterne. Eine detaillierte Zusammenfassung der Ergebnisse sowie ein Ausblick auf den finalen Teil der Serie runden dieses Essential ab.Imre Koncsik beschreibt die Theorie des Geistes als naturphilosophische Theorie auf Basis der Physik. Er identifiziert signifikante Parallelen zwischen Geist…
und Gehirn, die beide durch Elemente der Quantentheorie und der komplexen Systemtheorie beschrieben werden können. Beide Theorien beziehen sich auf eine immaterielle, formale und imaginäre Schicht der Realität. Sie ermöglichen eine innovative Beschreibung der morphologischen Strukturen und dynamischen Aktivitätsmuster des Gehirns in Analogie zu Mustern des Geistes. Eine Theorie des Geistes bildet hinsichtlich ihrer technologischen Applikation den Grundstein einer neuen, im eigentlichen Sinn ,,intelligenten" Technologie: der quantenbasierten Systemtechnologie.Das Leben der Sterne: Teil I: Von der Dunkelwolke zum Protostern (essentials)
Par Matthias Heyssler. 2016
Das Essential beschreibt, ausgehend von ihren Zustandsgrößen, die unterschiedlichen Endphasen der Sterne. Hierbei legt der Autor besonderes Augenmerk auf die…
Zukunft unserer Sonne. Eine Diskussion der Weißen Zwerge und Neutronensterne sowie eine grundlegende Erläuterung der physikalischen Vorgänge, die zu einer Supernova führen, schließen sich diesen Ausführungen an. Ferner wird eine Klassifikation und Beschreibung der unterschiedlichen Arten von Supernovae präsentiert. Ein Blick auf die ersten Sterne in unserem frühen Universum rundet dieses Essential ab.Elektromagnetische Feldtheorie: für Ingenieure und Physiker
Par G nther Lehner, Stefan Kurz. 2018
Die elektromagnetische Feldtheorie ist ein für Ingenieure und Naturwissenschaftler grundlegendes Wissensgebiet, das die Gesetzmäßigkeiten elektrischer und magnetischer Felder und Wellen…
beschreibt. In diesem didaktisch ausgearbeiteten Lehrbuch werden die elektromagnetische Feldtheorie und die dafür erforderlichen mathematischen Methoden vermittelt. Dafür hat der Autor die Lehrinhalte möglichst anschaulich aufbereitet, die Begriffsbildungen und Ableitungen legt er äußerst genau dar.Zu Beginn werden die Maxwellschen Gleichungen, die die Grundlage der klassischen Elektrodynamik bilden, vorgestellt und erläutert. Es folgen Ausführungen über Elektrostatik, Strömungsprobleme, Magnetostatik, quasistationäre Felder und elektromagnetische Wellen. Der Autor behandelt die Anwendung numerischer Methoden wie finite Differenzen, finite Elemente (FEM), Randelemente, Ersatzladungsmethoden und Monte-Carlo-Methoden auf feldtheoretische Probleme. Darüber hinaus gibt er immer wieder Ausblicke auf grundlegende, zum Teil noch offene Fragen der Physik bis hin zur Quantenmechanik. Ein Kapitel widmet sich der Relativitätstheorie, die Maxwells klassische Elektrodynamik erweitert. Denn mithilfe von Einsteins Theorie lassen sich zahlreiche Probleme der elektromagnetischen Feldtheorie leichter lösen. Das Lehrbuch richtet sich an Studierende der ingenieurwissenschaftlichen Fächer und der Physik. Aber auch Studierende anderer naturwissenschaftlicher Fachrichtungen profitieren von diesem Standardwerk zur elektromagnetischen Feldtheorie. Ein Verzeichnis der Symbole und ein Sachverzeichnis erleichtern die Handhabung des Buchs und unterstützen das Lernen.Protyposis – eine Einführung: Bewusstsein und Materie aus Quanteninformation (essentials)
Par Thomas G rnitz. 2019
Das vorliegende essential stellt die Protyposis als abstrakte bedeutungsoffene Qubits (AQIs) vor. Dies sind die physikalisch und mathematisch einfachsten Quantenstrukturen.…
Deren fundamentale Rolle begründet eine durchgängige Erklärung der kosmischen Entwicklung, der Herausformung materieller Teilchen, von Leben und Bewusstsein. Aus ihr folgen Strukturen der Wechselwirkungen, der gravitativen, elektromagnetischen, schwachen und starken. In einem Lebewesen werden AQIs für dieses auch zu bedeutungsvoller Information. Die AQIs formen Körper und Psyche als „Uniware“ zu einer Einheit, die ein hochentwickeltes Bewusstsein zu freien Entscheidungen befähigt. Es agiert sowohl logisch als auch spontan, im Gegensatz zur KI sogar nicht-algorithmisch.Das Rätsel Dunkle Materie: Auf der Suche nach dem Unsichtbaren
Par Wolfgang Kapferer. 2018
Mit diesem Buch begeben Sie sich auf die spannende Suche nach der Dunklen Materie, die nach dem aktuellen Stand der…
Forschung den Großteil der Masse unseres Universums ausmacht. Der Autor erklärt anschaulich, welche Schlüsselbeobachtungen dazu geführt haben, eine unsichtbare Massenkomponente in das Weltbild unseres Universums aufzunehmen. Dabei liegt der Schwerpunkt auf den „Beobachtungen“ des Unsichtbaren: angefangen von den frühen Hinweisen des sonderbaren Zusammenhalts von Galaxienhaufen hin zu den aktuellen Beobachtungen wie beispielsweise der kosmischen Hintergrundstrahlung. Darüber hinaus erfahren Sie, mit welchen direkten und indirekten Messmethoden Forscher derzeit versuchen, der Dunklen Materie auf die Spur zu kommen und was sich hinter dem Phänomen verbergen könnte. „Das Rätsel Dunkle Materie“ ist ein Buch für alle, die wissen wollen, was es mit der unsichtbaren Masse, die unser Universum erfüllt, auf sich hat und wie man versucht, dem Mysterium auf die Spur zu kommen.Das kleine Handbuch für angehende Raumfahrer: Raketen, Hyper-G und Shrimpscocktail
Par Bergita Ganse, Urs Ganse. 2017
Egal ob Sie schon Ihr SpaceX-Ticket in der Tasche haben oder sich lieber doch nochmal vom gemütlichen und sicheren Sofa…
aus den „Marsianer“ ansehen: Dieses Buch wird Sie begeistern! Wie reagiert der Körper auf Schwerelosigkeit? Was ist die Lieblingsspeise der Astronauten im All? Wie beschleunigt ein Raumschiff am effizientesten? Welche Ziele könnte man ansteuern?Dieses Buch bereitet auf eine Reise ins All vor und enthält alles Wichtige zu Antriebstechniken, dem Alltag auf einem Raumschiff, medizinischen Phänomenen in der Schwerelosigkeit und vieles mehr.Unterhaltsam und allgemeinverständlich kombinieren die beiden Autoren Medizinphysik für das Leben im All mit Raketentechnik, Raumschiffbau und Flug und bieten spannende Einblicke in die unterschiedlichen Wissenschaften, die uns das Reisen ins All ermöglichen.Urknall, Sterne, Schwarze Löcher: Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft des Universums
Par Dominik Els sser. 2019
Mit diesem Buch begeben Sie sich auf eine Reise vom Beginn des Universums in die ferne Zukunft: Was ist Zeit?…
Kann man den Urknall sehen? Wie funktioniert Inflation? Wie entstehen Sterne? Wie untersucht man Exoplaneten? Wie sieht die Zukunft des Universums aus? Kann die Zeit enden?Fünfzehn allgemeinverständliche Beiträge aus Spektrum der Wissenschaft und Sterne und Weltraum bieten dem Leser einen vielfältigen Blick auf unser Universum: der erste Teil der Beiträge beschäftigt sich mit dem frühen Universum, mit Zeit, Urknall, Inflation und Dunkler Materie. Der zweite Teil stellt die Gegenwart in den Vordergrund und beleuchtet unter anderem die ersten Sterne und ihre Entwicklung, Exoplaneten und supermassereiche Schwarze Löcher. Im abschließenden Teil widmen die Autoren sich den Fragen, welche Zukunft die Sterne im Universum haben und welche Rolle die Dunkle Energie für den Fortgang des Universums, in dem wir leben, spielt.Claus Grupen erörtert in diesem essential in einem kurzen historischen Abriss die Astroteilchenphysik und beschreibt die neuesten Resultate, ohne ins…
mathematische Detail zu gehen. Als Einstieg in dieses neue Forschungsgebiet verstanden, gibt er einen Überblick darüber, was sich am Himmel, zwischen den Sternen und zwischen den Galaxien abspielt. Es ist inzwischen schon vieles recht gut verstanden, aber mit jeder gefundenen Lösung tun sich auch neue Fragen auf – auf dieses Fragenspektrum mit einigen Antworten geht der Autor ebenfalls ein. Heute ist die Astroteilchenphysik ein aktives, interdisziplinäres Forschungsgebiet, das Astronomie, kosmische Strahlung und Elementarteilchenphysik umfasst und vereinigt.Numerische Physik: Ausgewählte Beispiele der Theoretischen Physik mit C++ (Springer-Lehrbuch)
Par Harald Wiedemann. 2019
Dieses Lehrbuch stellt die Numerische Physik anhand einer Vielzahl von Beispielen aus den Bereichen Mechanik, Elektrodynamik, Optik, Statistischer Physik und…
Quantenmechanik dar. Der Leser lernt hier nicht nur die wichtigsten numerischen Techniken in der Programmiersprache C++ kennen, sondern erhält auch neue Einblicke in die Physik, die konventionelle Zugänge nicht bieten. Das Werk schließt damit eine Lücke zwischen den Standardlehrbüchern der Theoretischen Physik und denen der reinen Programmierung.Zu jedem der physikalischen Themen gibt es eine kurze Wiederholung des theoretischen Hintergrunds und anschließend werden ausgewählte Beispiele im Detail ausgearbeitet. Übungen am Ende des Kapitels bieten weitere Gelegenheit die Anwendungen des Gelernten zu vertiefen.Das Buch richtet sich vornehmlich an Physikstudierende höherer Semester, die bereits über eine Basis in Theoretischer Physik verfügen und auch Grundkenntnisse in der Programmierung in C++ mitbringen.Auf der Produktseite zum Buch auf springer.com finden sich alle Quelltexte zu den Programmen im Buchtext zum Download. Im Anhang erhalten Sie eine Zusammenstellung und Erläuterung frei verfügbarer Software, die sowohl dem Windows-Anwender als auch dem Linux-Freund alle Werkzeuge an die Hand gibt, die er zur Bearbeitung anspruchsvoller physikalischer Fragestellungen benötigt - von Compilern über numerische Bibliotheken bis hin zu Visualisierungstools.