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Erschienen in:
2018 | OriginalPaper | Buchkapitel
10. Relativistische Mechanik
verfasst von : Matthias Bartelmann, Björn Feuerbacher, Timm Krüger, Dieter Lüst, Anton Rebhan, Andreas Wipf
Erschienen in: Theoretische Physik 1 | Mechanik
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
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Zusammenfassung
Wie wir in Kap. 9 gesehen haben, wird in der speziellen Relativitätstheorie der dreidimensionale euklidische Raum der Newton’schen Mechanik mit einer unabhängig definierten absoluten Zeit durch den vierdimensionalen Minkowski-Raum ersetzt. Die Zeit spielt zwar weiterhin eine besondere Rolle, aber Gleichzeitigkeit ist nun ähnlich relativ wie schon vor der Relativitätstheorie die Aussage, zwei separate Ereignisse fänden am selben Ort statt. Dem Einstein’schen Relativitätsprinzip und der Geometrie des Minkowski-Raumes wird man am besten durch die Verwendung von Vierergrößen anstelle der gewohnten dreidimensionalen Vektoren gerecht.
In diesem Kapitel, in dem die relativistische Mechanik begründet werden soll, werden wir daher in Abschn. 10.1 zuerst den Impuls eines Punktteilchens zu einer Vierergröße machen und damit in Abschn. 10.2 das zweite Newton’sche Axiom (Kraft als zeitliche Änderung des Impulses) neu formulieren. Dabei wird sich herausstellen, dass Energie und Impuls ähnlich zu kombinieren sind wie Zeit- und Raumkoordinaten. Als besonders folgenreicher neuer Aspekt stellt sich dabei heraus, dass die Masse nicht länger eine erhaltene Größe ist, sondern Energie in Masse und umgekehrt umgewandelt werden kann. Ohne auf die dafür notwendigen Wechselwirkungen eingehen zu müssen, werden in Abschn. 10.3 zunächst relativistische Streuprozesse diskutiert, bei denen Massen erhalten bleiben, und danach solche, bei denen Materie erzeugt oder vernichtet wird.