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2022 | Buch

Elektromagnetismus und Gravitation

Die Vereinheitlichung der klassischen Physik

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Über dieses Buch

Elektromagnetismus und Gravitation scheinen zwei vollkommen unterschiedliche Wechselwirkungen zu sein: Während elektromagnetische Wechselwirkungen durch Felder beschrieben werden, soll die Gravitation durch eine Krümmung der Raumzeit vermittelt werden. Die Theorie der Elektrogravitation vereinheitlicht die formale Beschreibung dieser beiden Wechselwirkungen. Damit stellt sich natürlich die grundlegende Frage, ob man aus einem einheitlichten Formalismus auch auf einheitliche Wirkmechanismen in der Natur schließen kann. Das Lehrbuch entwickelt die Theorie der Elektrogravitation aus einfachen Prinzipien der speziellen Relativitätstheorie. Darauf aufbauend werden das Newtonsche Gravitationsgesetz, das Coulombsche und das Biot-Savartsche Gesetz sowie die Maxwellschen Gleichungen hergeleitet.


Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Kapitel 1. Einführung
Zusammenfassung
Eine Möglichkeit, seine Gedanken zu ordnen, konsequent weiterzuentwickeln und Klarheit über ein Thema zu zu bekommen, ist ein Buch zu schreiben. In diesem Buch über zwei grundlegende Themen der Physik wollte ich mir die Klarheit darüber erarbeiten, wie die Welt wirklich funktioniert, ein Begehren, was sicher die meisten Menschen leitet, wenn sie sich mit dieser Wissenschaft beschäftigen.
Andreas Malcherek
Kapitel 2. Bewegung von Teilchen
Zusammenfassung
Das erste große Erfolgsmodell des Denkens besteht in der Zerlegung der Welt in einzelne Dinge, also andere Menschen, Tiere, Bäume und Steine. Und alle diese Dinge kann man wieder zerlegen, man erhält dann Muskeln, Organe, Fett, Blätter, Baumstämme und kleinere Steine. Und schon wird man erkennen, dass das Zerlegen Gemeinsames hervorbringt, denn sowohl in anderen Menschen als auch in Tieren findet man einen Darm.
Andreas Malcherek
Kapitel 3. Die Änderung von Bewegungen
Zusammenfassung
Um die Veränderungen von Bewegungen zu verstehen, reicht es, sich ein einziges Teilchen aus den (nahezu) unendlich vielen Teilchen herauszugreifen und an Bezugsteilchen die Wechselwirkungen und die daraus resultierenden Bewegungsänderungen zu studieren.
Andreas Malcherek
Kapitel 4. Das Newtonsche Gravitationsgesetz
Zusammenfassung
In der Physik wird die Masse mit zwei grundlegenden Phänomenen verbunden. Das eine ist die Trägheit: Umso mehr Masse ein Körper hat, desto schwerer ist es, seinen aktuellen Bewegungszustand zu verändern, ihn also entweder zu beschleunigen oder zu bremsen.
Andreas Malcherek
Kapitel 5. Die Coulombsche Wechselwirkung
Zusammenfassung
Die klassische Mechanik modelliert die Welt als eine Menge von Teilchen oder ausgedehnten Körpern, die sich aufgrund von Kräften bewegen und so die Ereignisse generieren, die sich zur Geschichte dieser Welt zusammenfügen. Dabei kann man viele Ereignisse unserer alltäglichen Welt durch drei Arten von Kräften modelliert: Die Gravitationskraft, die elastische Kraft und die Reibungskraft. Diese Mechanik, und darin insbesondere die Theorie der Gravitation ist so mächtig, dass sie die Bewegungen der Himmelskörper nahezu vollständig erklärt.
Andreas Malcherek
Kapitel 6. Magnetische Wechselwirkungen
Zusammenfassung
Dass magnetische Stoffe Metalle anziehen, ist eigentlich schon immer bekannt. Von diesem Phänomen bis zur Erkenntnis, dass die Ursache der magnetischen Kräfte die Bewegung von Ladungen ist, hat es sehr lange gedauert. Ein Meilenstein wurde auf diesem Weg erst dann erreicht, nachdem man stabile elektrische Ströme in metallischen Leitern erzeugen konnte. Solche Leiter üben normalerweise keine Kräfte aufeinander aus. Die positiven Atomkerne und die negativen Elektronen sind aus der makroskopischen Sicht so gleichmäßig verteilt, dass die mittlere Ladungsdichte \(\varrho \) Null ist. Dies wird auch dann bestätigt, wenn man zwei elektrische Leiter (Kabel) parallel zueinander anbringt (Abb. 6.1). Fließt dann durch einen der beiden Leiter ein Strom, dann passiert ebenfalls mit den beiden Leitern nichts, außer dass eben durch den einen Leiter ein Strom fließt und dieser dadurch wärmer wird. Fließt dann durch den anderen Leiter ebenfalls ein Strom, dann beginnen sich die beiden Leiter entweder anzuziehen oder abzustoßen, je nachdem, ob die beiden Ströme parallel oder antiparallel fließen. Diese messbare Kraftwirkung hat zur Definition des Amperes als Maß der Stromstärke geführt und zunächst einmal zu der These geführt, dass es zwischen sich bewegenden Ladungen noch eine weitere Kraft geben muss, die nicht durch die Coulombsche Wechselwirkung beschrieben wird.
Andreas Malcherek
Kapitel 7. Retardierung
Zusammenfassung
Was bisher überhaupt nicht berücksichtigt wurde, ist die Tatsache, dass die Information über eine Veränderung der die Kräfte erzeugenden Ladungen und deren Ströme erst nach einer gewissen Zeit bei der Ladung ankommt, auf die die Kräfte wirken. Zum aktuellen Zeitpunkt t sieht die Ladung, auf die die Kraft einwirkt, also nur ein Bild aus der Vergangenheit, nämlich vom Zeitpunkt \(t_r\), der sogenannten retardierten Zeit.
Andreas Malcherek
Kapitel 8. Ausblick
Zusammenfassung
Unsere Suche nach den Mechanismen, wie unsere Natur funktionieren könnte, hat eine relativistische Theorie der Elektrogravitation hervorgebracht. Sie stellt die Phänomene des Elektromagnetismus und der Gravitation formal vollkommen gleich dar, offenbart also einen einheitlichen Bauplan für diese beiden Wechselwirkungen. Dabei werden folgende Postulate der Physik in Frage gestellt:
Andreas Malcherek
Backmatter
Metadaten
Titel
Elektromagnetismus und Gravitation
verfasst von
Andreas Malcherek
Copyright-Jahr
2022
Electronic ISBN
978-3-658-35956-0
Print ISBN
978-3-658-35955-3
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-35956-0