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für die Astrophysik
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Auf dieser Seite möchte ich Bücher vorstellen, die ich als lesenswert erachte, um einerseits
astrophysikalisches und physikalisches Wissen zu vertiefen oder um weitere Kompetenzen zu erhalten, die auch
einem Naturwissenschaftler von Nutzen sind. Sie finden sowohl populärwissenschaftliche Werke,
als auch Fach- und Lehrbücher.
Diese Bücher haben mich bisher in meiner Ausbildung begleitet. Bei der Bewertung handelt
es sich um mein persönliches Urteil. Verstehen Sie bitte diese Aufstellung nicht als Werbung,
sondern als Empfehlung, falls Sie ein Buch zu einem bestimmten Thema suchen.
Ich habe die Werke außerdem nach (ebenfalls subjektiven) Schwierigkeitsstufen eingeteilt, die
angeben, was die Literatur dem Leser abverlangt bzw. an welche Leserschaft sie sich richtet. Die Stufen
steigen von keine Vorkenntnisse erforderlich über Grundkenntnisse erforderlich nach
Fortgeschrittenenkenntnisse erforderlich an. Das Material ist nach folgenden Gebieten
sortiert:
Schwarze Löcher
Titel: |
Black Holes and Time Warps - Einstein's Outrageous Legacy |
Autor: |
Kip S. Thorne |
Verlag: |
Papermac London |
Erscheinungsjahr: |
1994 |
Schwierigkeitsstufe: |
keine Vorkenntnisse erforderlich |
Der amerikanische Astrophysiker und Relativist Kip Thorne beschreibt sehr unterhaltsam, wissenschaftlich fundiert und
mit vielen Hintergrundinformationen die Entwicklungsgeschichte der Schwarzen Löcher des 20. Jahrhunderts. Er selbst war
und ist daran aktiv beteiligt: Er war Doktorand bei dem bekannten Relativisten John A. Wheeler, beschäftigte
sich mit sämtlichen Aspekten von Schwarzen Löchern (Akkretion,
Raumzeiten, Membran-Paradigma
Wurmlöchern etc.) und arbeitet aktuell federführend an den Detektoren zur Entdeckung
von Gravitationswellen (LIGO, LISA) mit.
Das Buch hat Romancharakter, ist jedoch auch gespickt mit vielen wissenschaftlichen, aber gut verständlichen Passagen
zur Astrophysik. Äußerst interessant und von hohem Unterhaltungswert sind die historischen Randbemerkungen z.B.
welche Physiker untereinander in Kontakt standen oder die Problematik des "Kalten Krieges", die sich im Verhältnis
US-amerikanischer und sowjetischer Physiker widerspiegelte. Hinweis: Das Buch ist auch als deutsche Ausgabe mit dem
Titel Gekrümmter Raum und verborgene Zeit. Einsteins Vermächtnis beim Drömer Verlag München 1996
erschienen.
Fazit: Ein verständliches, unterhaltsames, populärwissenschaftliches Buch, das auch die Astrophysik angemessen
einbezieht.
Übersicht
Titel: |
Tunnel durch Raum und Zeit |
Autor: |
Rüdiger Vaas |
Verlag: |
Franckh-Kosmos Verlag, Stuttgart |
Erscheinungsjahr: |
2005 |
Schwierigkeitsstufe: |
keine Vorkenntnisse erforderlich |
"Einsteins Erbe, Schwarze Löcher, Zeitreisen, Überlichtgeschwindigkeit" heißt es im Untertitel.
Rüdiger Vaas ist Wissenschaftsjournalist und Redakteur für Physik und Astronomie der Zeitschrift
Bild der Wissenschaft. In seinem neusten Buch versucht er populärwissenschaftlich, d.h. ohne
Formeln, die Physik der Schwarzen Löcher und Wurmlöcher, den Warp-Antrieb von Star Trek
und Zeitreisen näher zu bringen. Das gelingt ihm vortrefflich. Dabei bedient er sich des
wissenschaftlichen Sprachschatzes, erklärt jedoch metaphernreich und anschaulich, was damit gemeint
ist.
Der Leser ist nach der Lektüre auf dem aktuellen Stand der Forschung auf dem Gebiet der Schwarzen
Löcher und Wurmlöcher, weil Vaas das Wissen aus aktuellen Publikationen und Interviews
mit Experten bündelt. Science-Fiction-Fans kommen besonders auf ihre Kosten, werden doch Reisen mit
Überlichtgeschwindigkeit und Zeitmaschinen wissenschaftlich fundiert geprüft. Freilich bleiben
viele Fragen offen, viele Rätsel ungelöst - doch hilft diese Bestandsaufnahme dem Laien, ein
Gespür für die Probleme der Forscher zu bekommen und sie hilft dem Forscher, die Übersicht
auf einem vielfältig gewordenen Forschungsfeld zu behalten.
Sehr positiv sei angemerkt, dass moderne Überlegungen aus der Loop-Quantengravitation
und den Stringtheorien Einzug in dieses Werk gefunden haben. Davon
erfährt die Öffentlichkeit sicherlich noch zu wenig. "Nebenbei" erfährt der Leser die
Hintergründe, warum der berühmte Astrophysiker Stephen Hawking im Jahr 2004 auf der
Konferenz GR17 in Dublin seine dreißig Jahre alte Wette als verloren gegeben hat.
Fazit: Ein verständliches und unterhaltsames Buch mit vielen Detailinformationen auf aktuellem Niveau.
Übersicht
Titel: |
Black Holes - The Membrane Paradigm |
Autoren: |
Kip S. Thorne, Richard H. Price, Douglas A. Macdonald |
Verlag: |
Yale University Press, New Haven and London |
Erscheinungsjahr: |
1986 |
Schwierigkeitsstufe: |
Fortgeschrittenenkenntnisse erforderlich |
The Membrane Paradigm, dt. das Membran-Paradigma, ist ein Lehrbuch über
die Theorie Schwarzer Löcher, das sich an den fortgeschrittenen Studenten richtet,
der bereits einiges über Allgemeine Relativitätstheorie, Elektrodynamik und
Schwarzer Löcher weiß.
Nicht rotierende Schwarzschild-Löcher und rotierende
Kerr-Löcher werden behandelt, wie sie in der theoretischen Astrophysik von
Interesse sind. Im Fokus stehen Wechselwirkungsprozesse zwischen Schwarzen Löchern und ihrer Umgebung, vor
allem die magnetische Akkretion. Auch Störungstheorie Schwarzer Löcher
thermische Atmosphären, ADM-Formalismus und
Gezeitenkräfte werden besprochen.
Wie der Buchtitel verrät, wird das Membran-Paradigma zur Herleitung und zum Verständnis der Gleichungen
bemüht. Dieses Paradigma geht auf Hanni und Ruffini zurück (1971). Dabei wird der äußere
Horizont eines Schwarzen Loches wie eine elektrisch leitende Kugelschale
aufgefasst (mehr Einzelheiten dazu gibt es im Astro-Lexikon unter Membran-Paradigma).
Das ist allerdings nur eine Hilfsvorstellung und sollte nicht als echte, physikalische Wirklichkeit bei Schwarzen
Löchern angesehen werden. Insofern kann dieses Buch auch verwirren und richtet sich deshalb an fortgeschrittene
Studenten und Forscher.
Unter Astrophysiker ist The Membrane Paradigm vor allem bekannt, weil dieses Lehrbuch meistens zitiert
wird, wenn es um Gravitomagnetismus und den Lense-Thirring Effekt geht. In diesem
Punkt ist es wohl ein Standardwerk, weil gravitomagnetische und gravitoelektrische Kräfte sehr klar eingeführt
werden. Gravitomagnetismus zeigt viele Parallelen zum Magnetismus der klassischen Elektrodynamik. Astrophysiker glauben,
das gravitomagnetische Käfte zwischen einem schnell rotierenden Loch und einer rotierenden Akkretionsscheibe
für Quasi-periodische Oszillationen verantwortlich sind.
Auch der Blandford-Znajek Mechanismus, der ein Szenario für die Entstehung von
Jets in Aktiven Galaktischen Kernen ist, wird sehr
detailliert vorgestellt.
Fazit: Didaktisch gut aufbereitete, aber dennoch anspruchsvolle Spezialliteratur, die sich nur für Leser
eignet, die mathematisch sehr tief in die Wechselwirkungsphänomene zwischen Schwarzen Löchern und ihrer Umgebung
eintauchen wollen.
Übersicht
Titel: |
The Mathematical Theory of Black Holes |
Autor: |
Subramanyan Chandrasekhar |
Verlag: |
Oxford Clarendon Press |
Erscheinungsjahr: |
1983 |
Schwierigkeitsstufe: |
Fortgeschrittenenkenntnisse erforderlich |
Der indische Astrophysiker und Nobelpreisträger Chandrasekhar schildert in diesem Standardwerk die
Physik Schwarzer Löcher auf mathematisch anspruchsvollem Niveau. Kenntnisse in
der Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) sind unbedingt erforderlich! Das Buch
richtet sich an Forscher und Studenten, die auf dem Gebiet "Schwarze Löcher" arbeiten und ein spezielles
Problem in der Theorie Schwarzer Löcher bearbeiten. Raumzeiten werden anfangs
sehr allgemein behandelt, z.B. gibt es ein Kapitel über axialsymmetrische und stationäre Raumzeiten.
Später wird auf die Schwarzschild-Lösung,
Reissner-Nordstrøm-Lösung, Kerr-Lösung
und Kerr-Newman-Lösung spezifiziert. Sehr gut und erschöpfend werden die
Geodäten in den Raumzeiten sowie der Newman-Penrose Tetradenformalismus
besprochen. Schließlich widmet sich Chandrasekhar den "harten Sachen" am Ende des Buches:
Spin in gekrümmten Raumzeiten, Störungstheorie.
Es ist als Lehrbuch nur bedingt zu empfehlen, weil Konzepte nicht einfach und didaktisch überarbeitet vorgestellt
werden. Aktuelle Gebiete wie die Loop-Quantengravitation oder
Stringtheorien sind (auch aufgrund des Alters des Werks) nicht enthalten. Es
ist ein Buch, das durchweg auf der klassischen ART beruht.
Fazit: Ein anspruchsvolles Lehrbuch, das jedoch bei speziellen Problemen in der Forschung nicht zu umgehen ist.
Übersicht
Relativitätstheorie
Titel: |
Gravitation |
Autoren: |
Charles W. Misner, Kip S. Thorne, John A. Wheeler ("MTW") |
Verlag: |
WH Freeman, San Francisco |
Erscheinungsjahr: |
1973 |
Schwierigkeitsstufe: |
keine Vorkenntnisse erforderlich, aber Grundkenntnisse von Vorteil |
Das Standardwerk der Allgemeinen Relativitätstheorie, an dem kein Physikstudent
vorbeikommt, der sich mit der ART beschäftigt. Allein der physische Umfang des Buches - 1215 Seiten auf mehreren Kilo
Papier - flößt Respekt ein. Dieser Umstand zusammen mit dem exzellenten Inhalt verlieh diesem Werk den Namen
"Bibel der Gravitation". Eine alternative, häufig benutzte Bezeichnung für das Buch ist "MTW", nach den Initialen
der Autoren.
Das ART-Lehrbuch nimmt sich viel Zeit und Raum für sämtliche Aspekte der ART. Einführung in die
Tensorrechnung, Raumzeiten, Beobachter,
Geodäten, Formen, kompakte Objekte,
Schwarze Löcher, Singularitäten,
Gravitationswellen und Kosmologie - in allen
Bereichen setzt dieses Buch Standards, die bis heute unübertroffen sind.
Zum Zeitpunkt der Drucklegung war es brandaktuell. Der gewichtige Nachteil des Buch ist sein Alter. Denn in über drei
Jahrzehnten ist viel passiert in der ART. Vor allem fehlen bei einem Buch über Gravitation (nicht nur ART!) die modernen
Aspekte wie Eichtheorie, Loop-Quantengravitation und
Stringtheorien.
MTW arbeitet mit "Boxes", in denen separat - abseits vom Textfluss - Themen vorgestellt werden. Das ist manchmal
gewöhnungsbedürftig, aber didaktisch eine gute Idee. Es gibt sehr viele Skizzen und Abbildungen, die einen Gedanken
pädagogisch angemessen veranschaulichen. Richtungsweisend für ein Physiklehrbuch sind auch die herausgearbeiteten
Anknüpfungspunkte an die "Philosophie der Naturwissenschaften" und Geisteswissenschaften. So wird im Kapitel 15 die Bedeutung
der Energieerhaltung geometrisch hergeleitet ("Der Rand eines Randes ist null.", siehe auch
Bianchi-Identitäten).
Fazit: Der unerreichte Klassiker unter den ART-Lehrbüchern, der auch im neuen Jahrtausend ein fundamentales
Nachschlagewerk für den Relativisten ist.
Übersicht
Titel: |
Einführung in die Relativitätstheorie |
Autor: |
Ray d'Inverno |
Verlag: |
VCH Verlagsgesellschaft Weinheim |
Erscheinungsjahr: |
1995 |
Schwierigkeitsstufe: |
keine Vorkenntnisse erforderlich |
Ray d'Inverno hat 1992 ein Lehrbuch mit dem Titel Introducing Einstein's Relativity vorgelegt, das
von Olaf Richter ins Deutsche mit oben genanntem Titel übersetzt wurde. Das Buch versteht sich als Einführung
in die Relativitätstheorie und behandelt sowohl die Spezielle,
als auch die Allgemeine Relativitätstheorie. Die Notation einiger Gleichungen (k-Kalkül,
Tensorindizes) ist bisweilen etwas gewöhnungsbedürftig, aber korrekt. In der SRT werden die meisten wichtigen
Aspekte wie Einsteins Postulate, Additionstheorem der Geschwindigkeiten, Gleichzeitigkeit,
Minkowski-Raum, Längenkontraktion und
Zeitdilatation abgedeckt. Danach gibt es ein separates Kapitel über
Tensorrechnung, das die Begriffe Mannigfaltigkeiten, ko- und kontravariante Tensoren,
partielle Ableitung, kovariante Ableitung,
Lie-Ableitung, Metrik,
Christoffel-Symbole, Torsion, Geodäten,
physikalische Tensoren wie Krümmungstensor, Einstein-Tensor,
Weyl-Tensor etc. klärt. Sehr ausgiebig widmet sich das Buch auch der Bedeutung und
Physik der Einsteinschen Feldgleichungen der ART.
Nach einem Kapitel über ART geht es um die großen Themen Schwarze Löcher,
Gravitationswellen und relativistische Kosmologie. Dabei
merkt der aufmerksame Leser, welches Werk den Autor inspiriert hat: Gravitation oder "MTW" (siehe oben).
Mein Eindruck war, das d'Invernos Buch es nicht gelingt, über MTW hinauszugehen, obwohl es doch fast zwei Jahrzehnte
später erschien. Im Gegenteil: Der deutliche geringere Umfang als bei MTW macht sich dadurch bemerkbar, das einige
Aspekte nicht behandelt werden. Leider sind so wichtige Themen wie Geodäten in speziellen
Raumzeiten, wie der Schwarzschild- oder
Kerr-Geometrie, nicht enthalten. Moderne Aspekte wie
Loop-Quantengravitation oder Stringtheorie sucht der
Interessent hier ebenfalls vergeblich. Auch wenn mein Urteil etwas negativ klingen mag, habe ich mit dem Buch gerne
und viel gearbeitet.
Fazit: Das Werk ist ein gutes ART-Lehrbuch für Leser, die deutsche Texte bevorzugen, und dann eine handliche
und verständlichere Alternative. Alle anderen Leser seien an "die Bibel der Gravitation"
(MTW) oder an das neuere Buch von Sean Carroll (siehe nächste Besprechung) verwiesen.
Übersicht
Titel: |
Spacetime and Geometry: An Introduction to General Relativity |
Autor: |
Sean Carroll |
Verlag: |
Addison Wesley |
Erscheinungsjahr: |
2003 |
Schwierigkeitsstufe: |
keine Vorkenntnisse erforderlich, aber Fleiß |
Sean Carroll ist Relativist und Kosmologe am Kavli-Institut für Kosmologische Physik an der Universität
Chicago, USA. Im Rahmen seiner Lehrtätigkeit als Professor hat er ein umfangreiches Skript zu seiner Vorlesung
Allgemeine Relativitätstheorie (ART) geschrieben. Das vorliegende Buch basiert auf
diesem Skript, ist aber aktualisiert und um weitere Inhalte ergänzt worden. Achtung: eine preiswerte und
praktische Alternative ist der Download des
Skripts.
Carrolls Lehrbuch behandelt alle wichtigen Aspekte der ART. Es ist eines der neusten Lehrbücher auf dem Markt und
schreckt auch nicht vor Hinweisen auf moderne Theorien der Quantengravitation zurück.
Am besten gefällt mir persönlich die Betonung des geometrischen Aspekts der ART, was sich durch das ganze Werk
zieht. So findet der Leser auch etwas zum so genannten Formen-Kalkül, der auf den französischen Mathematiker
Elie Cartan zurückgeht (Cartan-Formalismus). Ebenfalls positiv aufgefallen sind mir Kapitel über
den Hawking-Effekt und Unruh-Effekt sowie über
Gravitationslinsen, was von besonderem Interesse in der
Kosmologie ist.
Wie allein der Vergleich des physischen Umfangs der Bücher von Carroll mit MTW deutlich macht, werden bei MTW mehr
Aspekte der ART besprochen.
Fazit: Ein sehr gutes, modernes ART-Lehrbuch, das alle wesentlichen Grundzüge der ART enthält. Der
Download des Skripts ist eine tolle Alternative.
Übersicht
Titel: |
Einsteins Ideen |
Autor: |
Banesh Hoffmann |
Verlag: |
Spektrum Akademischer Verlag |
Erscheinungsjahr: |
1992 |
Schwierigkeitsstufe: |
keine Vorkenntnisse erforderlich |
Banesh Hoffmann ist Physiker, war wissenschaftlicher Weggefährte Albert Einsteins in Princeton und schrieb
eine ausgezeichnete Einstein-Biographie Einstein - Schöpfer und Rebell. In dem 200seitigen Buch Einsteins
Ideen geht es weniger um den Menschen Albert Einstein, als um sein wissenschaftliches Werk. Daher liest man im
Untertitel Das Relativitätsprinzip und seine historischen Wurzeln.
Ich las das Buch als Neunzehnjähriger und kam ganz gut damit zurecht. Das Buch eignet sich also sowohl für
Schüler, als auch für angehende Studenten. Von der Newtonschen Physik des 17. Jahrhunderts ausgehend,
skizziert Hoffmann den historischen Weg zur Relativitätstheorie nach. Viele
didaktisch wertvolle Illustrationen helfen dem Verständnis des Lesers auf die Sprünge. Auch vor (allerdings
sehr einfachen) Gleichungen schreckt der Physiker Hoffmann nicht zurück. Bezugssysteme sind ebenso Thema wie
Gleichzeitigkeit, einfache Lorentz-Boosts, Längenkontraktion,
und Zeitdilatation. Dabei nimmt der Autor immer wieder Bezug auf historische
Ereignisse und Entwicklungen, wie dem Michelson-Morely-Experiment. Die Spezielle
Relativitätstheorie nimmt (wie es in den meisten Büchern zur Relativitätstheorie ist) viel Platz ein,
wohingegen erst die letzten 35 Seiten die Allgemeine Relativitätstheorie behandeln.
Hier geht es natürlich um das Äquivalenzprinzip, um
Gravitationslinsen, Periheldrehung des Merkur und Nicht-Euklidische Geometrien.
Auf sehr elementare Art werden sogar Tensoren eingeführt - allerdings
so, dass auch der unbedarfte Leser zu folgen vermag, aber nicht die Mathematik zu sehr banalisiert wird. Rechtzeitig
gelingt es Hoffmann das mathematisch anspruchsvolle Terrain der Tensoren zu verlassen. Zurück bleibt ein Leser,
der einen guten Eindruck von Einsteins Relativitätstheorien gewonnen hat. Zusammen mit Thomas Bührkes
Einstein-Biographie (siehe unten) ist der an Einstein interessierte Leser gut ausgestattet. Zusammen decken die beiden
preiswerten Bücher sowohl Einstein Leben, als auch Einsteins Werk angemessen ab.
Fazit: Ein populärwissenschaftliches Buch mit schwachem Lehrbuchcharakter - ideal für Einsteiger
und Interessenten am historischen Hintergrund von Einsteins Theorie.
Übersicht
Titel: |
Zeitreisen in Einsteins Universum |
Autor: |
J. Richard Gott III |
Verlag: |
Rowohlt (rororo) |
Erscheinungsjahr: |
2002 |
Schwierigkeitsstufe: |
keine Vorkenntnisse erforderlich |
J. Richard Gott III ist Astrophysiker an der Princeton University - einer Wirkungsstätte, an der auch
Albert Einstein bis zu seinem Lebensende tätig war. Gotts populärwissenschaftliches Buch behandelt auf der
Basis der physikalischen Naturgesetze Zeitreisen - sowohl in die Vergangenheit, als auch in die Zukunft. Dabei muss
er natürlich auf die Konzepte der Relativitätstheorie eingehen. Auf gut 330
Seiten erfährt der Leser sehr viel über Zeitreisen und "nebenbei" auch über
Schwarze Löcher, Wurmlöcher,
Kosmologie, Tachyonen, das
Quantenvakuum, Thermodynamik, natürlich Zeitschleifen
und vieles mehr. Insofern findet man viele gemeinsame Themen in Gotts Buch und dem Tunnel durch Raum und Zeit
von Rüdiger Vaas (siehe oben).
Wie Hawkings kurze Geschichte der Zeit (siehe unten) kommt auch dieses Buch mit vergleichsweise wenig Abbildungen
aus. Es liest sich flüssig und ist sehr unterhaltsam. Gott verblüfft mit neuen Perspektiven auf scheinbar
Vertrautes und ist deshalb erfrischend anders.
Fazit: Ein unterhaltsames, populärwissenschaftliches Buch, das ein "Muss" für alle Science-Fiction-Fans
und Möchtegern-Zeitreisenden ist.
Übersicht
Kosmologie
Titel: |
Eine kurze Geschichte der Zeit |
Autor: |
Stephen W. Hawking |
Verlag: |
Rowohlt (rororo) |
Erscheinungsjahr: |
1988 |
Schwierigkeitsstufe: |
keine Vorkenntnisse erforderlich |
Eine kurze Geschichte der Zeit gehört zu den erfolgreichsten Büchern über Physik!
Wer hat diesen Weltbestseller nicht in seinem Bücherregal? Geschrieben wurde das
populärwissenschaftliche Buch von einer der schillerndsten Gestalten, die die Naturwissenschaft
heute bietet: dem theoretischen Astrophysiker Stephen W. Hawking. Hawking wurde 1942 geboren
und ist seit 1979 Lukasischer Professor für Theoretische Physik und angewandte Mathematik in
Cambridge, Groß-Britannien. Vor allem in den 1970er Jahren hat er einige wertvolle, wissenschaftliche
Arbeiten zur Physik Schwarzer Löcher, zum
Gravitationskollaps von Sternen, Singularitäten
und zur Kosmologie verfasst.
Dieser Mensch hat Unglaubliches geleistet, sowohl in seiner wissenschaftlichen Laufbahn, als auch als
Mensch. Hawking leidet an Amyotropher Lateralsklerose (ALS), die bereits 1963 diagnostiziert
wurde. Bei dieser Form von Muskelschwund sterben die Nervenzellen ab. Aus diesem Grund ist er bis auf
Gesichtsmimik und seiner linken Hand gelähmt und sitzt in einem Rollstuhl. Trotz dieser
Einschränkungen geht Hawking bis heute seinen Weg und gilt als Mediensuperstar unter den Physikern.
Das zeigte sich auch im Sommer 2004, als Hawking kurzfristig bei der Konferenz GR17 in Dublin einen
Vortrag ankündigte: Das Medieninteresse war enorm und die Veranstalter mussten einiges an Extra-Personal
aufbieten, um der Lage Herr zu werden.
Eine kurze Geschichte der Zeit ist vor allem ein Buch über den frühen Kosmos. Es wird
recht verständlich erläutert, was eine Raumzeit ist, weshalb das
Universum expandiert und wie Astronomen das herausgefunden haben, welche
Rolle die Teilchenphysik in den ersten Phasen des Universums spielt. Natürlich erklärt Hawking
die Physik Schwarzer Löcher, beschreibt minutiös und witzig, was mit Astronauten passiert, die in
ein Schwarzes Loch fallen und erläutert die nach ihm benannte Hawking-Strahlung.
Ein Kapitel ist dem thermodynamischen Zeitpfeil gewidmet. Schließlich
geht er zum Ende des Buches auf die großen Herausforderung der modernen Physik ein: der
Vereinheitlichung der Naturkräfte, an der auch Albert Einstein in seinen
letzten Lebensjahren arbeitete.
Interessant ist, dass (im Gegensatz zu Hawkings neuerem Buch Das Universum in der Nussschale; siehe
Besprechung unten) die "kurze Geschichte" fast ohne Abbildungen auskommt. Hawkings klare und recht plastische
Sprache ermöglicht es, ihm dennoch zu folgen. Die Übersetzung des englischsprachigen Originals A
Brief History of Time: From the Big Bang to Black Holes (1988) ist Hainer Kober unter der fachlichen Beratung
von Bernd Schmidt entsprechend bestens gelungen.
Fazit: Der Klassiker unter den populärwissenschaftlichen Büchern zur Astrophysik -
ein sehr gutes, recht verständliches und unterhaltsames Buch.
Übersicht
Titel: |
Das Universum in der Nussschale |
Autor: |
Stephen W. Hawking |
Verlag: |
Hoffmann und Campe |
Erscheinungsjahr: |
2001 |
Schwierigkeitsstufe: |
keine Vorkenntnisse erforderlich |
Bei diesem Buch fällt sofort die "Optik" auf: Es wurde sehr viel Wert auf eine hochwertige Gestaltung
gelegt. Eine Vielzahl von optisch ansprechenden Graphiken und Fotos versuchen den Inhalt auch visuell
verständlich zu machen. Das ist (neben dem Format) ein entscheidender Unterschied zum Vorgänger
Eine kurze Geschichte der Zeit (siehe Besprechung oben).
Sieben Kapitel widmen sich der Relativitätstheorie, der
Zeit, der großräumigen Struktur im Universum,
dem so genannten Informationsverlust-Paradoxon bei Schwarzen Löchern
(Hawkings 2004 verloren gegebene Wette), Vergangenheit und Zukunft, Zeitreisen und schließlich der
Branenwelt einem Bereich der modernen Physik, der mit den
Stringtheorien in Zusammenhang steht.
Nach der Lektüre des Buchs blieb bei mir ein "bitterer Nachgeschmack" zurück. Die Aufmachung ist
durchaus visuell beeindruckend, doch sind viele Graphiken zwar hübsch gemacht, doch bisweilen
physikalisch nicht zu Ende gedacht worden. Bei vielen Bildern erging es mir so, dass sie nett anzusehen,
aber seltsam inhaltsleer sind. Doch Das Universum in der Nussschale soll ja kein Bildband sein,
sondern ein Buch über Relativitätstheorie und Kosmologie. Viel
wichtiger ist der Inhalt, das geschriebene Wort. Doch auch hier schafft es Hawking meines Erachtens nicht,
an seine kurze Geschichte der Zeit anzuknüpfen bzw. dem Ganzen fundamental neue Aspekte hinzuzufügen.
Blättert der Leser durch das Glossar findet er viele wichtige Schlüsselbegriffe der modernen Physik. Leider
werden diese Begriffe häufig sehr knapp und oberflächlich abgehandelt, so dass von einem tiefen
Verständnis keine Spur sein kann. Diesbezüglich sind die Strings und Branen ein gutes Beispiel:
Diese Gebilde werden - wie sooft - als oszillierende Objekte in topologischen Variationen vorgestellt.
Was das Ganze physikalisch bedeutet, wie Strings interagieren, die Rolle des Spins, etc. bleibt im
Verborgenen. Das ist ein Beitrag, der zur Mystifizierung der Stringtheorien beiträgt.
Fazit: Ein optisch ansprechender Bildband, der auch inhaltlich viel will, doch wenig schafft.
Lesen Sie besser Hawkings Vorgängerwerk Eine kurze Geschichte der Zeit.
Übersicht
Titel: |
Einführung in die Kosmologie |
Autor: |
Hubert Goenner |
Verlag: |
Spektrum Verlag Heidelberg |
Erscheinungsjahr: |
1994 |
Schwierigkeitsstufe: |
Grundkenntnisse erforderlich |
Hubert Goenner ist theoretischer Physiker an der Universität Göttingen und lehrt dort
Relativitätstheorie und Kosmologie. Er erforscht
Gravitationstheorien im Allgemeinen, exakte Lösungen der Einsteinschen Feldgleichungen
und relativistische Thermodynamik im Besonderen.
Durch seine jahrelange Lehrerfahrung ist Goenner schon Autor vieler guter Lehrbücher zur Relativitätstheorie
und Kosmologie. Hervorheben möchte ich hier sein oben genanntes Kosmologie-Lehrbuch. Basiswissen zur ART
ist notwendig, dann werden jedoch auf sehr gut nachvollziehbare Weise Grundprobleme der relativistischen Kosmologie
vorgestellt und gelöst. Das Buch richtet sich an Studenten, die kosmologische Probleme mithilfe der ART behandeln
wollen. Im Inhalt finden sich alle Themen, die der Titel verspricht: Urknall,
kosmische Hintergrundstrahlung, Ableitung der Friedmann-Gleichungen und
Friedmann-Weltmodelle, Inflation,
Skalarfelder in der Kosmologie und sogar Quantenkosmologie.
Das Buch lädt zum Nachrechnen ein und ist in den Methoden sehr nahe an der kosmologischen Forschung. Goenners
Sprache ist klar, verständlich und didaktisch geschult.
Fazit: Ein sehr gutes Lehrbuch zur relativistischen Kosmologie - zwar konnten ganz aktuelle Aspekte der modernen
Kosmologie aufgrund des Alters nicht berücksichtigt werden, aber die Kosmologie ist eine sich schnell entwickelnde
Disziplin. Ein solides, mathematisches Grundrepertoire steht am Ende der Lektüre.
Übersicht
Extrasolares Leben
Titel: |
Big Bang zweiter Akt - Auf den Spuren des Lebens im All |
Autoren: |
Harald Lesch und Jörn Müller |
Verlag: |
Bertelsmann |
Erscheinungsjahr: |
2003 |
Schwierigkeitsstufe: |
keine Vorkenntnisse erforderlich |
Harald Lesch dürfte sehr vielen an der Astronomie Interessierten in
Deutschland bekannt sein: Im Bayerischen Fernsehen erklärt er in der Sendung alpha-Centauri (benannt
nach dem nächsten Stern nach der Sonne) auf
humorvolle Weise nur mit einfachen Worten und Gesten komplizierte Zusammenhänge der Astrophysik. Bei
Lesch & Co. plaudert er mit Wissenschaftskollegen beim "Italiener um die Ecke" und setzt sich vor
allem mit Themen auseinander, die interdisziplinär zwischen den Natur- und Geisteswissenschaften anzusiedeln
sind. Er macht das alles aus meiner Sicht bravourös und tut der Astronomie in Deutschland einen großen
Dienst.
Lesch ist sehr erfolgreich in der Populärastronomie und erhielt im Jahr 2005 für seine Leistungen die
Medaille für naturwissenschaftliche Publizistik der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) und den
Communicator-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG).
Lesch ist Professor für theoretische Astrophysik und Leiter der Plasmaphysikgruppe am Institut für
Astronomie und Astrophysik der Ludwig-Maximilians-Universität in München. Der Koautor Jörn
Müller ist Physiker, arbeitete am Deutschen Elektronensynchrotron DESY und ist mittlerweile freier
Mitarbeiter am gleichen Institut der LMU wie Lesch. Zusammen haben die beiden bereits das erfolgreiche Buch
"Kosmologie für Fußgänger" 2001 verfasst.
Big Bang zweiter Akt bezieht sich auf den "zweiten Urknall", nämlich den des Lebens. Die Autoren
begeben sich in dem umfangreichen Werk von gut 440 Seiten auf die Spuren des Lebens. Es geht dabei um die zentrale
Frage, wie Leben im Kosmos entsteht. Schnell wird der Fragenkatalog sehr umfangreich: Welche Voraussetzungen
braucht Leben? Was ist überhaupt Leben? Gibt es anderes Leben im All neben dem irdischen Leben? Wie
könnten Außerirdische aussehen? Auf diese und viel mehr damit zusammenhängende Fragen erhält
der Leser sehr gut recherchierte Antworten und professionelle Einschätzungen.
Mir hat sehr gut gefallen, wie auf der Suche nach Antworten viele Grundlagen der Biologie und Biochemie, Geologie
und Planetologie sowie der Stellarphysik und Kosmologie sehr verständlich
erklärt werden. Big Bang zweiter Akt ist eine mustergültige Leistung, die alle verfügbaren
Ressourcen zu einem interdisziplinären Ganzen bündelt.
Das Autorengespann Lesch und Müller entwickelt sich zu einem Gütesiegel, dessen Werke man
blind kaufen kann - der Leser wird nicht enttäuscht.
Fazit: Ein umfangreiches "Lebenswerk", das jedes intelligente Leben gelesen haben sollte, um sich selbst
als etwas Wunderbares, Wertvolles und Schützenswertes zu begreifen.
Übersicht
Astronomie
Titel: |
Schülerduden: Die Astronomie |
Autoren: |
Meyers Lexikonredaktion unter der wissenschaftl.
Bearbeitung von Wolfram Winnenburg |
Verlag: |
Dudenverlag Mannheim/Wien/Zürich |
Erscheinungsjahr: |
1989 |
Schwierigkeitsstufe: |
keine Vorkenntnisse erforderlich |
Ein wunderbares, handliches "Sachlexikon für den Unterricht", wie es im Untertitel heißt, an das ich nur gute
Erinnerungen habe. Auch heute schaue ich ab und zu noch hinein. Auf gut 400 Seiten vermittelt das Lexikon mit etwa
2000 Stichwörtern sehr verständlich das Grundwissen der Astronomie. Keine der Disziplinen, wie sie unter
Astronomie nachzulesen sind, wird vergessen. Ob Beobachtung oder Theorie, erhält
der Leser sehr schnell einen umfassenden Eindruck von den Zielen, Problemen und Methoden der Astronomie.
Ich habe das Buch als Siebzehnjähriger verschlungen und erinnere mich, wie ich feststellen musste, dass beim
Nachschlagen meine zehn Finger nie ausgereicht haben, um die interessanten Textstellen schnell parat zu haben.
Der "Schülerduden Astronomie" wird also absolut seinem Titel gerecht und ist bestens an das Wissen und die
Begriffswelt von Schülern angepasst.
Auch hier gilt, was für alle Lexika und Nachschlagewerke gilt: Sie müssen häufig inhaltlich aktualisiert
werden. Aus der Erfahrung meines web-basierten Astro-Lexikons würde ich empfehlen,
wenigstens einmal im Jahr die Inhalte zu überarbeiten - darin liegt der unbestreitbare Vorteil eines Online-Lexikons
gegenüber einem gedruckten Exemplar. Dafür ist es andererseits nicht ganz so bequem, einen Computer mit ins
Bett zu nehmen...
Fazit: Ein kleines, feines Nachschlagewerk für den Einsteiger. Der Fortgeschrittene schätzt, dass er
schnellen Zugriff auf Daten hat (Wie weit ist der Mond entfernt? Wie schwer ist die Sonne? Wie viele Sterne gibt es in
der Milchstraße? etc.).
Übersicht
Titel: |
Sternbilder und ihre Mythen |
Autor: |
Gerhard Fasching |
Verlag: |
Springer-Verlag Wien, New York |
Erscheinungsjahr: |
1993 |
Schwierigkeitsstufe: |
keine Vorkenntnisse erforderlich |
Gerhard Fasching ist Experte für Astronomie, Erkenntnistheorie und
Sternbilderkunde. 1993 hat er dieses gut 300seitige Werk vorgelegt, das sich mit der Mythologie der Sternbilder
beschäftigt. Fasching klärt auf sehr verständliche Art und Weise Fragen wie die folgenden: Woher
haben die Sternbilder ihre Namen? Wer war Orion? Was unterscheidet Zeus von Jupiter? Welche Bedeutung hat der
Tierkreis? Was hat der Schlangenträger mit der Medizin zu tun? Warum wurde Prometheus an einen Felsen
gekettet und seine Leber von einem Adler gefressen? Warum hat sich die Medusa kopflos Perseus hingegeben?
Es ist also ein exzellentes Buch über die griechische Mythologie. Der Leser erfährt vieles aus
Ovids Metamorphosen, einem Buch der Mythen und Verwandlungen, das etwa 2000 Jahre ist. Die darin
enthaltenen Geschichten sind als Momentaufnahmen vor allem am Nordhimmel von astronomischen Beobachtern zu
betrachten. Wunderbar ist, dass Fasching den Fundus der Österreichischen Nationalbibliothek nutzen konnte,
um den Text mit Sternkarten und Kupferstichen zu bereichern. Diese Bilder sind von unschätzbarem Wert.
Der Antike war im Prinzip nur die nördliche Hemisphäre des Himmels zugänglich. So erklärt
sich, dass Ovids Metamorphosen vor allem in die Bilder am Nordhimmel Einzug gefunden haben. Schmerzlich vermisst
habe ich vergleichbare Beschreibungen der Sternbilder des Südhimmels, die erst in der Neuzeit ihre heute
aktuellen Namen (Microscopium, Telescopium, Sextans, Fornax, Indus etc.) erhalten haben. Sie sind leider
nicht enthalten.
Ich möchte Faschings Werk als Wissensschatz bezeichnen, der sehr kompakt das überlieferte Wissen
bündelt. Er geht auch auf andere Kulturkreise ein, nennt die Namen der vorgestellten Sternbilder, wie
sie in anderen Ländern und bei andern Völkern kursieren. Ebenso sind wichtige Sternnamen enthalten,
die häufig auf den arabischen Sprachraum zurückgehen, z.B. Algol, Algedi,
Furud.
Ein toller Bonus sind die Kapitel über wissenschaftliche Bilder und die Philosophie der Bilder.
Fasching stellt die astronomischen Weltbilder vor, die sich der Mensch im Wandel der Zeit gemacht hat
(antikes Universum, Kopernikanisches Universum der Neuzeit). Schließlich erklärt er die moderne Sicht,
zeigt anhand von Abbildungen wie es geometrisch zum Lauf der Gestirne und Planeten kommt. Diese Informationen
sind besonders wertvoll für Hobbybeobachter.
In der Philosophie der Bilder demonstriert Fasching, wie das naturwissenschaftliche Weltbild entwickelt wurde.
Wie kann der Mensch sich überhaupt Abbilder der Wirklichkeit erschaffen? Was ist die wissenschaftliche
Methodik? Diese Kapitel runden das Buch der Mythen ab.
Fazit: Eine tolles, sehr verständliches Buch der alten Geschichten des Himmels. Wer sie kennt,
wird eine klare Sternennacht mit ganz anderen Augen sehen. Wer sie erzählt, wird interessierte, kleine
und große Zuhörer haben.
Übersicht
Physik
Titel: |
Einsteins Schleier - Die neue Welt der Quantenphysik |
Autor: |
Anton Zeilinger |
Verlag: |
C.H. Beck |
Erscheinungsjahr: |
2003 |
Schwierigkeitsstufe: |
keine Vorkenntnisse erforderlich |
'Ich glaube, mit Sicherheit behaupten zu können, dass heutzutage niemand die Quantenmechanik
versteht.', sagte kein Geringerer, als der Nobelpreisträger für Physik von 1965,
Richard P. Feynman, der wichtigste Pionier der Quantenelektrodynamik. Die Quantenphysik ist
sicherlich das Ungewöhnlichste und Abstrakteste, was die Physik zu bieten hat. Sogar Albert
Einstein hatte seine Mühe mit ihr, auch wenn er sie zusammen mit Max Planck entscheidend
mitbegründet hat (Stichwort: Lichtquantenhypothese), was gerne vergessen wird.
Der Respekt vor der Quantenphysik ist entsprechend groß, nicht nur beim Laien, sondern auch
beim angehenden Physiker. Die Physikstudenten lernen die Quantenphysik erst beim Übergang vom
Grund- zum Hauptstudium, etwa zwei Jahre nach Studienbeginn, nachdem sie sich ein breites Grundwissen
in der klassischen Physik (Mechanik, Thermodynamik, Elektrodynamik) erarbeitet haben. Dann stellt der
Physikstudent fest, dass mit der Quantenmechanik das Abstraktionsniveau eklatant steigt.
Das Komplizierte an der Quantenphysik ist, dass mit ihr die unbelebte Natur so völlig anders
wird, als wir es von der alltäglichen Erfahrung gewohnt sind.
Da tunneln Teilchen durch scheinbar unüberwindliche Berge; da ist der Ort nichts räumlich
Festgelegtes, sondern vor der Messung in Wellenform "verschmiert"; und da ist der Messprozess ein
wichtiger Vorgang im physikalischen Experiment, der über das Resultat entscheidet! Eine scheinbar
verrückte Welt und eine neue Welt der Quantenphysik, wie es im Untertitel heißt.
Lassen Sie uns endlich zur Beurteilung von Zeilingers Buch kommen:
Zunächst fällt sehr angenehm auf, dass extrem viel Wert auf eine verständliche Sprache
gelegt wird. Nur sehr selten verirrt sich ein Fremdwort in den Text - und wenn, dann wird es erklärt.
Zeilinger versteht es gekonnt, den physikalisch vollkommen unbedarften Leser in die Welt seiner
Quanten-Experimente zu entführen. Dabei ist er dem Leser auf Augenhöhe und vermittelt auf
sympathisch-lockere Weise sein Expertenwissen. Fast scheint es, dass man spontan von einem Freund ins
Labor eingeladen wird und er ungezwungen und verständlich von seinem Tun berichtet. Doch Anton
Zeilinger ist experimenteller Quantenphysiker und gehört in diesem Business zur Riege der
internationalen Koryphäen.
Methodisch geht Zeilinger in seinem etwa 230 Seiten starkem Buch so vor, dass er die Begrifflichkeiten
der Quantenphysik anhand von konkreten Experimenten beschreibt. So erfährt der Leser sehr viel
über Doppelspalt-Experimente und die Funktionsweise des Mach-Zehnder-Interferometers. Es fliegen
Photonen und Fulleren-Moleküle durch die Versuchsanordnungen und erzeugen unerwartete Ergebnisse.
Zeilinger erklärt behutsam die Zusammenhänge und interpretiert die Beobachtungen. Daraus
entsteht ein Bild über und ein Verständnis von der Quantenwelt beim Leser. Zeilinger lässt
auch historische Aspekte nicht außer Acht und wir erfahren, warum sein Buch diesen seltsamen
Titel trägt (Einstein heiratete sicher ohne Schleier...): Louis de Broglie legte 1924 eine
revolutionäre Doktorarbeit vor, in der er auch Teilchen wie dem Elektron Wellencharakter zuschrieb
(Materiewellen). Ob dieser brisanten These, wurde Einstein um Rat gefragt, und er kommentierte
die Arbeit mit den Worten: "Er hat einen Zipfel des großen Schleiers gelüftet."
Einsteins Schleier verdeckt also die großen Rätsel der Natur, und ein Schlüssel zum
Verständnis ist die Quantenphysik.
Es seien nun ein paar Schlagworte genannt, die in Zeilingers Buch eingehend erklärt werden:
Einstein-Podolski-Rosen (EPR), Spin, Stern-Gerlach-Versuch, Bellsches Theorem, Verschränkung
(nach Erwin Schrödinger 1935), Wellenfunktion, Superpositionsprinzip, Schrödingers
Katze (1935), Dekohärenz, Bohrsches Atommodell, Welle-Teilchen-Dualismus, Bohrs Idee der
Komplementarität, Wahrscheinlichkeitswellen, Zufall, Nichtlokalität der Quantenphysik,
Viele-Welten-Interpretation und natürlich die wichtigen, modernen Begriffe Quantenteleportation,
Quantenkommunikation, Quantenkryptographie, Quantencomputer, Quantenteleportation und Qubit (nach
Ben Schumacher).
Der wichtigste Teil des Buches ist das letzte Kapitel, in dem Zeilinger interpretiert und philosophiert.
Er ordnet nun die Experimente in unserer Weltbild ein und macht sich auf die Suche nach Grundprinzipien
der Quantenphysik. Dabei entlarvt Zeilinger die Information als den Urstoff des Universums und
stellt fest, dass das elementarste System einem Bit an Information entspricht. Und weiterhin:
"Die Quantenphysik ist eine Konsequenz der Tatsache, dass die Welt der Repräsentant unserer
Aussagen ist. " Pointiert formuliert er: Die Welt ist quantisiert, weil die Information über
die Welt quantisiert ist. Zeilingers radikale Conclusio ist: Wirklichkeit und Information sind
dasselbe.
Wichtige Nebenergebnisse sind, dass...
- ...die Quantenphysik nicht die Relativitätstheorie verletzt: das Tempolimit
Lichtgeschwindigkeit wird nie überschritten und Information breitet sich nie schneller aus
als das Licht.
- ... die Quantenphysik eine statistische Theorie ist (Wahrscheinlichkeiten).
Fazit: Ein kompaktes, sehr empfehlenswertes Buch über Quantenphysik, das ein wenig ihrer
Unanschaulichkeit beraubt und uns an die Schwelle des Quanteninformationszeitalters katapultiert.
Übersicht
Titel: |
Die Klassiker der Physik |
Autoren: |
Nikolaus Kopernikus, Galileo Galilei, Johannes Kepler, Sir Isaac Newton, Albert Einstein - mit einem Vorwort von Stephen W. Hawking |
Verlag: |
Hoffmann und Campe |
Erscheinungsjahr: |
2004 |
Schwierigkeitsstufe: |
Grundkenntnisse erforderlich |
Als ich von diesem Buch gehört habe, dachte ich nur: Das muss ich haben! Basierend auf der englischsprachigen
Originalausgabe On the Shoulders of Giants. The Great Works of Physics and Astronomy, die 2002 beim Verlag
Running Press, Philadelphia erschien, wurde dieses gut 1000seitige Werk übersetzt. In einem einzigen Buch gibt
es die übersetzten, wesentlichen Originalarbeiten von fünf Wegbereitern der modernen
Astronomie!
Nach einleitenden Worten von Stephen Hawking findet der Leser folgende Autoren und Arbeiten in chronologischer
Reihenfolge vor:
- Nikolaus Kopernikus (1473 - 1543): "Über die Kreisbewegungen der Weltkörper"
- Galileo Galilei (1564 - 1642): "Unterredungen und mathematische Demonstrationen über zwei neue
Wissenszweige, die Mechanik und die Fallgesetze betreffend"
- Johannes Kepler (1571 - 1630): "Weltharmonik, Buch V"
- Sir Isaac Newton (1643 - 1727): "Mathematische Prinzipien der Naturlehre"
- Albert Einstein (1879 - 1955): ausgewählte Arbeiten aus "Das Relativitätsprinzip"
Die Titel von Einsteins Arbeiten sind im Speziellen:
- "Zur Elektrodynamik bewegter Körper",
- "Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energiegehalt abhängig?",
- "Über den Einfluss der Schwerkraft auf die Ausbreitung des Lichtes",
- "Die Grundlage der Allgemeinen Relativitätstheorie",
- "Hamiltonsches Prinzip und Allgemeine Relativitätstheorie",
- "Kosmologische Betrachtungen zur Allgemeinen Relativitätstheorie",
- "Spielen Gravitationsfelder im Aufbau der materiellen Elementarteilchen eine wesentliche Rolle?"
Bei jedem Pionier werden vor dem ersten Original kurz Leben und Werk vorgestellt. Somit fällt es dem
Leser leicht, die Arbeit in den historischen Kontext einzuordnen und ihren Wert einzuschätzen. Eigentlich
ist es bedauerlich, dass eine solche Synopsis erst im neuen Jahrtausend erschienen ist. Es bleibt Anhängern
und Forschern anderer Disziplinen zu wünschen, dass es bald vergleichbare Materialsammlungen in der Medizin,
der Biologie, der Germanistik etc. gibt.
Die Verständlichkeit des Buches ist vielleicht ein Manko - immerhin handelt es sich um Forschungsarbeiten,
die für Laien nicht immer einfach zu verstehen sind. Aber auch wenn man nicht alles versteht, so bekommt man
einen Eindruck von den wichtigsten Pionierarbeiten der Astronomie. Es ist ein Privileg, an der Erlebniswelt dieser
Genies teilhaben zu dürfen. Für Physiker und Astronomen ist das Buch aus meiner Sicht unentbehrlich - es
sei denn man hat eine andere Bezugsquelle für diese Originalarbeiten.
Fazit: Dieses Buch dekoriert nicht nur hervorragend Ihr Regal - es bündelt auch die Pionierarbeiten, die
die Astronomie zu dem gemacht haben, was sie heute ist.
Übersicht
Titel: |
Grundkurs: Theoretische Physik |
Autor: |
Wolfgang Nolting |
Verlag: |
Zimmermann-Neufang, Ulmen |
Erscheinungsjahr: |
1993 |
Schwierigkeitsstufe: |
keine Vorkenntnisse erforderlich, aber Fleiß |
Die Lehrbuchreihe von Wolfgang Nolting behandelt die Kurse der theoretischen Physik, denen ein Physikstudent
im Studium begegnet. Es gibt die Bände:
- I Klassische Mechanik
- II Analytische Mechanik
- III Elektrodynamik
- IV Spezielle Relativitätstheorie, Thermodynamik
- V,1 Quantenmechanik: Grundlagen
- V,2 Quantenmechanik: Methoden und Anwendungen
- VI Statistische Physik
- VII Viel-Teilchen-Theorie
Nolting hat mich im Studium begleitet. Es ist jedoch immer ratsam, viele Quellen zu konsultieren, also nicht nur ein Lehrbuch/
eine Lehrbuchreihe zu haben, weil jeder Autor unterschiedliche Problembereiche bedient und seinen persönlichen Stil hat.
Vielfalt ist Trumpf. So hatte ich neben Nolting weitere Literatur, auch ein sehr gutes Skript meines damaligen Professors
für theoretische Physik an der TUD, Norbert Grewe.
Mechanik, Elektrodynamik, Quantenmechanik und Statistische Physik wurden sehr gut von Nolting didaktisch aufgearbeitet und
präsentiert. Alle wesentlichen Lehrstoffe, die man in Vorlesungsverzeichnissen findet, werden auch in den Büchern
behandelt. Wie in Lehrbüchern üblich, findet der Student jeweils am Ende des Kapitels Übungsaufgaben (Wichtig:
mit Musterlösung).
Nur Band IV ist eingeschränkt zu empfehlen. Die beiden wichtigen Themen Spezielle
Relativitätstheorie (SRT) und Thermodynamik werden sehr knapp abgehandelt. Das
Wichtigste der klassischen Thermodynamik ist vorhanden, aber wirklich nur die Essenz. Die SRT leidet unter der veralteten
Notation, das die 4er-Vektoren bzw. die Metrik mit der imaginären Einheit i eingeführt werden. Das ist zwar
mathematisch völlig äquivalent zur Behandlung ohne i, verwirrt aber die Studenten unnötig. Gerade
Studenten in den ersten Semestern werden damit überfordert (zumindest erging es mir so), weil die Rechnungen mit
Vierervektoren und Indizes schon kompliziert genug am Anfang sind. Hier gibt es demnach aus meiner Sicht ein "didaktisches
Minus".
Insgesamt ist die Buchreihe Grundkurs: Theoretische Physik empfehlenswert. Die Bücher richten sich jedoch an
Physikstudenten und sind ungeeignet für interessierte Laien, die sich von Formeln abschrecken lassen. Der Student sollte
sich (generell im Studium) überlegen, ob er sich das Buch kauft, ausleiht oder wesentliche Passagen herauskopiert.
Besonders positiv sind mir Band I über klassische Mechanik, Band V, 2 über die Quantentheorie
des Drehimpulses (Spin) und das "Wasserstoffproblem" in Erinnerung geblieben.
Fazit: Eine brauchbare Lehrbuchreihe für den Physikstudenten, die wesentliche Methoden sehr verständlich
präsentiert.
Übersicht
Interdisziplinarität
Titel: |
Die andere Bildung |
Autor: |
Ernst Peter Fischer |
Verlag: |
Ullstein, München |
Erscheinungsjahr: |
2001 |
Schwierigkeitsstufe: |
keine Vorkenntnisse erforderlich |
Wie viel Wissenschaft braucht der gebildete Mensch? Dieser essenziellen Frage geht Ernst
Peter Fischer, Professor für Wissenschaftsgeschichte an der Universität
Konstanz, nach. Unter der "anderen Bildung" versteht er die Naturwissenschaften,
die seines Erachtens genauso wichtig sind, wie die etablierte Bildung aus Geistes- und
Kulturwissenschaften. Fischer unternimmt aber nicht den Versuch, diese beiden Bildungsformen
gegeneinander auszuspielen - im Gegenteil: sein Werk macht klar, dass der Mensch nichts
weniger erstreben sollte, als natur- und geisteswissenschaftlich gebildet zu sein. Ein
Gefühl dafür, was das bedeutet, erhält der aufmerksame Leser nach der
Lektüre.
Fischer studierte Mathematik, Physik und Biologie und versteht es meisterhaft, schwierige
Konzepte der Naturwissenschaften sehr verständlich zu erklären. Der sehr gute,
lebendige und pointierte Schreibstil reißt den Leser mit und erklärt auch, weshalb
das Buch mit einer minimalen Anzahl an Grafiken auskommt. Der Autor beschränkt sich
fachlich auf das Wesentliche, ohne abzuschweifen, aber auch ohne nur an der Oberfläche
des Wissens zu kratzen. Doch damit nicht genug: Er setzt das naturwissenschaftliche Wissen in
Bezug zu den Geistes- und Kulturwissenschaften. Gerade das schließt eine große
Lücke in der Literatur und macht das Buch so wertvoll.
Fischer Werk ist ein "Feuerwerk des Wissens": Er behandelt Aspekte sämtlicher
Wissensdisziplinen, wie Alchemie, Astronomie, Biologie, Chemie, Physik, Kosmologie, Mathematik,
Geologie, Medizin, Molekularbiologie, Gentechnik, Psychologie, Philosophie uvm. Der Autor
erklärt Platons und Kants Erkenntnislehre, die wissenschaftliche Methode, Dialektik,
Quanten und Relativitätstheorie, den Evolutionsbegriff, die Menschheitsgeschichte, Enzyme,
Proteine, Viren, Gene, Gentechnik und außerdem Wahrnehmung, die Rolle des Zufalls, den
Begriff der Bewegung sowie der Revolution, Gehirn, Bewusstsein, Archetypen, Bilder und
Symbole. Trotz der Informationsfülle kommt dieses Wissen nicht bruchstückhaft und
aneinandergereiht daher, sondern wird in Form einer globalen Schau im Kontext vorgestellt.
Dabei gelingen Fischer auch neue Einsichten in das naturwissenschaftliche Denken und seine
Bedeutung für unsere Kultur.
Die wesentlichen Aussagen, die im Buch ausführlich erarbeitet werden, kreisen um die Idee
der Komplementarität (Beispiel: Welle-Teilchen-Dualismus), kreative Wissenschaft
("Wissenschaft ist Kunst"), menschgemachte und menschgedachte Natur und um den Mut zur
Interdisziplinarität. Am Ende der Lektüre steht somit ein fundiertes Wissen über
die zentralen Eckpfeiler ganz verschiedener Wissenschaften und ein Vorgeschmack auf das ganz
Große, was die Natur dem neugierigen Menschen bereithält. Fischers Begeisterung
findet den Weg zum Leser: Es macht Spaß solche Bücher zu lesen!
Fazit: Eine Quelle des Wissens. Eine Inspiration. Ein uneingeschränkt empfehlenswertes
Buch, das zu fesseln weiß.
E.P. Fischer im Internet:
Übersicht
Wissenschaftstheorie
Titel: |
Logik der Forschung |
Autor: |
Sir Karl Raimund Popper |
Verlag: |
J.C.B. Mohr, Tübingen |
Erscheinungsjahr (10. Auflage): |
1994 |
Schwierigkeitsstufe: |
keine Vorkenntnisse erforderlich, aber Konzentrationsvermögen |
Popper - ein verständlicher Philosoph. Das ist das beeindruckende Urteil, das man fällt, wenn man
Sir Karl Raimund Popper (1902 - 1994) reden hörte oder seine Werke liest. Das mit knapp 500 Seiten sehr umfangreiche
Werk erschien als deutsche Ausgabe erstmals 1934. Der damalige Untertitel "Zur Erkenntnistheorie der modernen Naturwissenschaft"
verrät, worum es geht: Erkenntnislogik, Methodenlehre, Theoriebegriff, Falsifizierbarkeit und Verifizierbarkeit,
Einfachheit, Wahrscheinlichkeit und Bewährung. Das sind die Schlüsselbegriffe, um die Poppers Werk kreist.
Wenn Sie wissen wollen, warum man eine Theorie nicht beweisen, sondern allenfalls in einen Widerspruch führen
kann, so sei Ihnen diese Lektüre empfohlen. Popper ist zwar verständlich, doch erfordert das Lesen
eine gewisse Konzentration. Es empfiehlt sich auch, nicht zuviel auf einmal zu lesen, sondern das Gesagte
auch zwischendurch zu "verdauen". Das war zumindest meine Erfahrung beim Lesen.
Für den Physiker bzw. den Naturwissenschaftler generell muss dieses Buch von Interesse sein, da sehr gut
das methodische Vorgehen beschrieben wird, das die Naturwissenschaft so erfolgreich macht. Hypothesen aufstellen
und testen, um daraus eine Theorie zu konstruieren - das und viele damit assoziierte Aspekte beschreibt Popper
in seinem Buch.
Fazit: Ein unverzichtbares Werk für jeden Naturwissenschaftler.
Übersicht
Sprache
Titel: |
Der Dativ ist dem Genetiv sein Tod |
Autor: |
Bastian Sick |
Verlag: |
Kiepenheuer & Witsch, Köln; Spiegel Online, Hamburg |
Erscheinungsjahr: |
2004 |
Schwierigkeitsstufe: |
keine Vorkenntnisse erforderlich, aber eine Affinität zum Sprachwitz |
Alleine schon der Titel ist ein sprachlich genialer Glücksgriff. Dieses kleine Buch mit gerade 230 Seiten ist
- laut Untertitel - "ein Wegweiser durch den Irrgarten der deutschen Sprache". Der Autor Bastian Sick - Lektor,
Übersetzer, Journalist und zurzeit Kolumnist bei Spiegel Online - verarbeitet darin sehr unterhaltsam und
lehrreich seine Erfahrungen. Als "Schlussredakteur" hat er die Texte von Journalisten gegengelesen und einen
reichhaltigen Fundus an den Unzulänglichkeiten der deutschen Sprache, aber auch an denen von Autoren angelegt.
Der Dativ ist dem Genetiv sein Tod verarbeitet Themen wie das Fugen-s; Apostrophomanie; lästige
Füllwörter und Phrasen; Steigerungsformen, wo keine sind; -ierungen; Pluralbildung, das Ultra-Perfekt;
in die Hose gegangene Übersetzungen und vieles mehr.
Jemand der Spaß am Umgang mit Sprache hat, wird dieses Buch sehr schätzen. Ein Schmunzeln oder ein
lautes Lachen sind ebenfalls im Lesen inbegriffen.
Fazit: Ein wichtiges, witziges, wissensförderndes Buch mit Tendenzen zum Nachschlagewerk, das
besonders Sprachinteressierten und erst recht professionellen Nutzern der deutschen Sprache (Journalisten,
Autoren & Co.) empfohlen sei.
Übersicht
Biographie
Titel: |
Albert Einstein |
Autor: |
Thomas Bührke |
Verlag: |
Deutscher Taschenbuchverlag München |
Erscheinungsjahr: |
2004 |
Schwierigkeitsstufe: |
keine Vorkenntnisse erforderlich |
Spätestens das Einsteinjahr 2005 gab einen guten Anlass, um etwas über
eine der wichtigsten und umstrittensten Persönlichkeiten der Menschheitsgeschichte zu erfahren: Albert Einstein.
Thomas Bührke ist promovierter Astrophysiker und Wissenschaftsjournalist. Ihm gelingt es in diesem
Taschenbuch von knapp 200 Seiten sowohl die Person, als auch das wissenschaftliche Werk von Albert Einstein sehr
verständlich zu porträtieren. Dies wird hervorragend mit Fotos und Illustrationen unterstützt.
Bührkes Sprache ist sehr verständlich, pointiert und wissenschaftlich korrekt. Daher lässt sich dieses
Buch sehr flüssig lesen. Zu Recht wurde Bührke für dieses Werk mit dem Hanno-und-Ruth-Roelin-Preis
für Wissenschaftspublizistik 2005 ausgezeichnet.
Fazit: Eine grandiose Biographie der Ikone Albert Einstein, der auch die Vorstellung des wissenschaftlichen
Werks gelingt.
Übersicht
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© Andreas Müller, August 2007
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