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Literatur

Further reading (off-line section)

As helpful as the relativity-related information on the web might be - for a broader and deeper understanding, there's nothing like a good book. On our "Further reading" pages, you'll find a few select examples.

First of all, there are the classic, "100% math free" popular science books. Why not explore the search for gravitational waves with

Marcia Bartusiak, Einstein's unfinished symphony

or satisfy your relativistic curiosity with the other books in our Popular science section.

Or do you want more - and are ready to re-activate a bit of that old high school math knowledge, just a few simple formulae, if it means a much better understanding of Einstein's theories? Then the Beyond prose section is for you - for instance,

Bernard Schutz, Gravity from the ground up.

Popular science

Here, you will find a small, but growing selection of popular-science books dealing with Einstein's theories - no formulae, no math.

Bartusiak, Marcia: Einstein's Unfinished Symphony. Listening to the Sounds of Space-time

Berkley 2000

Exhaustingly researched and engaging description of the hunt for gravitational waves - from the beginning in the 1960s to the construction of modern interferometric detectors. Apart from acquainting the reader with the basic physics, Bartusiak does a great job showing how science actually works - from funding politics to the human face of research.

 

Thorne, Kip: Black Holes and Time Warps - Einstein's Outrageous Legacy

W. W. Norton 1995

Thorough presentation of general relativity, from the basics via historical developments and astrophysical applications right down to wormhole time-machines (and a look at the media circus surrounding them). The focus is on the relativistic physics of compact objects, from White dwarfs to black holes. Thorne, himself a relativistic expert, clearly knows what he's writing about, and has himself played a role in the developments recounts. With lots of historical information, this book should be of interest not only to the general public, but also to physicists working in the field.

 

Greene, Brian: The Elegant Universe. Superstrings, Hidden Dimensions, and the Quest for the Ultimate Theory

Vintage 2000

The popular science book about string theory, one of the candidates for a theory of quantum gravity. In the opening chapter, the reader is taken onto an entertaining tour of both special and general relativity, itself a masterpiece of lucid explanation. Then Greene, himself a string theory expert, moves on to superstrings and M theory. A great book that has won justified acclaim; if anything, one might criticize the somewhat too optimistic picture of the status quo and future of string models that Greene paints, and the fact that the increasing complexity in the final chapters will likely overwhelm most readers.

 

Greene, Brian: The Fabric of the Cosmos. Space, Time, and the Texture of Reality

Vintage 2005

In how far is space absolute or relative? What does spatial separation mean in a quantum world? Why is there a past and a future? Following up on such fundamental questions, Greene takes his readers on a journey from Newtonian physics to quantum gravity where often times, for seemingly simple questions, modern physics has found fascinating and surprising answers. Written as intelligibly and engagingly as the Elegant Universe, but with a significantly broader scope.

 

Hawking, Stephen: A brief history of time

Bantam 1988

Stephen Hawking's "Brief history of time", now available in newly illustrated and expanded editions, is truly the classic of popular science writing about physics, and one of the best-selling popular science books of the planet. For millions of readers, this was where they first heard about curved space-time, black holes or cosmic inflation.

 

Hawking, Stephen: The universe in a nutshell

Bantam 2001

A colourful panorama of general relativity, quantum theory, time travel and brane worlds - with many playful professional graphics, with an emphasis on Hawking's personal areas of research, from black holes to his favourite candidate theory of quantum gravity, quantum cosmology with "imaginary time".

 

Einstein kompakt

Einstein für Eilige: Dieser Abschnitt führt Bücher auf, die eine allgemeinverständliche, kompakte Einführung in Einsteins Relativitätstheorie (manchmal auch gleichzeitig in sein Leben und sonstiges Wirken) geben sollen. Er ergänzt damit die Einstein-Online-Seite, die allgemeinverständlichen Büchern über die Relativitätstheorie gewidmet ist.

Bührke, Thomas: E=mc2. Einführung in die Relativitätstheorie

dtv, München 1999 134 Seiten,
11 Abbildungen

Eine Einführung nach klassischem Muster: Mit etwas Biographie gewürzt lässt Bührke die vor-relativistischen Ideen, die Spezielle und die Allgemeine Relativitätstheorie Revue passieren. Alle wichtigen Stationen werden erwähnt, vom Michelson-Morley-Experiment über die Gleichzeitigkeit zum Zwillingsparadoxon bei der Speziellen, von Periheldrehung und Uratom, Schwarzen Löchern und Gravitationslinsen bei der Allgemeinen Relativitätstheorie. Ein Kapitel "Relativitätstheorie im Alltag" zu Kernkraft und dem Satelliten-Navigationssystem GPS schließt das Buch ab. Insgesamt ist die Darstellung solide - wer eine kompakte Einführung in die Grundlagen und wichtigsten Anwendungen der Relativitätstheorie sucht, ist mit diesem Buch gut bedient. Leider enthält das Buch aber auch einige (wenige!) kleinere Ungenauigkeiten. So sind die Rolle, die E=mc2 bei der Atombombe spielt und die Leistungsfähigkeit des Michelson-Interferometers recht mißverständlich wiedergegeben, und beim Schwarzen Loch werden schon einmal Ereignishorizont und Photonenradius durcheinandergebracht. Als Einführung nichtsdestotrotz sehr empfehlenswert.

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Kornelius, Martin: Einstein light

dtv, München 2005
125 Seiten, 8 Abbildungen

Eine Einführung mit ungewöhnlichem Aufbau: Zunächst werden in bunter Folge die Effekte beider Relativitätstheorien eingeführt. Das erste Kapitel ist der Zeit gewidmet, von langsamer gehenden Uhren bis zu GPS und Schwarzen Löchern, das zweite astrophysikalischen Phänomenen wie Gravitationslinsen, Periheldrehung, aber auch Shapiro-Effekt und dem Pulsar PSR1913+16 (und damit den Gravitationswellen). Erst das dritte Kapitel liefert einen Eindruck vom theoretischen Rahmen - hier geht es um da Äquivalenzprinzips und Einsteins geometrische Deutung der Gravitation. Die Qualität der Darstellung ist im ganzen gut, aber leider ein wenig unregelmäßig. Der deutlich überwiegende Teil der Erklärungen ist solide, auch in der Vereinfachung elegant und leicht verständlich formuliert. Sehr schön wie Kornelius beispielsweise im letzten Teil mit einem einfachen Krümmungsmodell (einem Kegelausschnitt) geometrische Effekte wie Lichtablenkung, Periheldrehung und auch geodätische Präzession verdeutlicht - hier ist die Darstellung ebenso gut verständlich wie sorgfältig. Auch an einer Reihe von anderen Stellen formuliert Kornelius deutlich sorgsamer als andere populärwissenschaftliche Darstellungen, etwa wenn es um den Zusammenhang von Zeitverlangsamung und Newtonscher Gravitation geht. Andere Stellen machen dagegen stutzig. Wer so ausführlich über Zeiteffekte schreibt wie Kornelius sollte zumindest auch die entsprechenden Grunderkenntnisse Einsteins erklären, dass es eben nicht "die Zeit" gibt, sondern dass Konventionen und aktive Zeitvergleiche via Lichtsignal eine zentrale Rolle spielen. Und eine verkürzte Umformulierung des Äquivalenzprinzips zu "Jedes Experiment läuft an jedem Ort des Universums gleich ab" dürfte den meisten Lesern einen eher missverständlichen Eindruck davon geben, wobei es bei diesem Grundprinzip geht. Unter dem Strich kommt aber trotz solcher vereinzelten Kritikpunkte eine schöne und lesbare Einführung in die Einsteinschen Relativitätstheorien heraus.

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Kiefer, Claus: Gravitation

Fischer Taschenbuch, Frankfurt am Main 2003
128 Seiten, 38 Abbildungen

Einstein für eilige Fortgeschrittene: In diesem Buch der Reihe "fischer kompakt" gibt Kiefer, selbst aktiv in der Forschung zur Relativitätstheorie, einen Überblick über die Gravitation, von Newton über Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie bis hin zu astrophysikalischen Anwendungen. Wie bei dieser Reihe üblich folgen dabei auf einen Grundriss-Teil eine Reihe von Vertiefungen - hier werden etwa das Machsche Prinzip und globale Geometrie besprochen. Insgesamt eine gute Darstellung, die freilich durch ihre Kompaktheit, die Verwendung von Formeln und einiges an vorausgesetztem Vorwissen weniger für Einsteiger denn für Leser geeignet ist, die sich bereits mit den behandelten Themen beschäftigt haben und nun entweder eine kurzgefasste Auffrischung oder eine systematische Zusammenfassung suchen. Fachlich ist der Text einwandfrei, wie bei einem solch hochkarätigen Autor zu erwarten; ein kleiner Wermutstropfen ist allerdings, dass die Abbildungen nicht mit der gleichen Sorgfalt umgesetzt wurden.

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Fischer, Ernst Peter: Einstein für die Westentasche

Piper, München 2005
124 Seiten, 29 Abbildungen

Rechtzeitig zum Einstein-Jahr die kompakteste der Kompaktdarstellungen von Einsteins Leben und Werk von einem der derzeit aktivsten Wissenschaftspublizisten, dem Wissenschaftshistoriker Ernst Peter Fischer. Leider führt die Kompaktheit, gepaart mit dem Umstand, dass es nicht nur um Physik, sondern auch um Einstein als privaten, politischen und philosophischen Menschen geht - mit Kurzkapiteln wie "Frauen", "Scheidungsbedingungen" und "Schulnoten" - dazu, dass für die Relativitätstheorie nur sehr wenig Platz übrig bleibt, der dementsprechend nur oberflächliche Schilderungen zulässt. Zum Teil dürfte der Leser dabei auch eher falsche Vorstellungen von Einsteins Ideen bekommen - etwa wenn im Kapitel "Gleichzeitigkeit" zwar betont wird, jetzt hinge die gemessene Zeit "vom Ort" ab, während die Relativbewegung als eigentliche Ursache der Relativität der Gleichzeitigkeit im Hintergrund bleibt. In punkto Relativität ist Fischers Buch daher eher unergiebig; zu empfehlen ist es Lesern, die sich einen schnellen Überblick über alle Aspekte des Phänomens Einstein verschaffen wollen.

 

Jenseits der Prosa

Dieser Abschnitt enthält Bücher, die mit einigen einfachen Formeln und etwas Mathematik einen tieferen Einstieg in die Materie ermöglichen, als mit der herkömmlichen populärwissenschaftlichen Beschränkung auf Bilder und Prosa möglich ist.

Born, Max: Die Relativitätstheorie Einsteins

Springer, Berlin 2001/2003
501 Seiten, 184 Abbildungen

Eine Einführung in spezielle und allgemeine Relativitätstheorie, die einfache Schulmathematik voraussetzt. Leser, die sich dunkel an die Bruchrechnung erinnern, schon einmal eine Wurzel gesehen haben und die einfachste Dreiecksrechnung beherrschen (Differentialrechnung wird nicht vorausgesetzt) können so wesentlich weiter in die Gefilde der Relativitätstheorie vordringen als mit einer bloßen Prosabeschreibung. Entwickelt werden die Grundlagen von Geometrie, Mechanik und Optik bevor es über die Elektrodynamik zur speziellen Relativitätstheorie geht. Jeweils werden elementare und anschauliche Ableitungen gegeben; erst ab dem Kapitel zur allgemeinen Relativitätstheorie bekommt die Darstellung mehr beschreibenden Charakter. Die angegebene Auflage, herausgegeben und erweitert von Jürgen Ehlers und Markus Pössel, enthält zusätzlich zu Borns Darstellung ein Kapitel über die moderne relativistische Physik, von Schwarzen Löchern bis Gravitationswellen, von der Kosmologie bis zur Quantengravitation.

 

Giulini, Domenico: Spezielle Relativitätstheorie

Fischer Taschenbuch, Frankfurt am Main 2004
128 Seiten, 25 Abbildungen

Eine kompakte Einführung in die Spezielle Relativitätstheorie. Der "Grundriss"-Teil zeichnet die Entwicklung der Theorie von den gedanklichen Vorläufern im 19. Jahrhundert bis hin zu Einsteins Arbeiten nach, leitet die Theorie selbst ab und gibt einen Überblick über Konsequenzen und Anwendungen von Atomphysik bis hin zu einem Ausblick auf die Allgemeine Relativitätstheorie. Ein Vertiefungs-Teil handelt dann einzelne Fragen gesondert ab, von der Frage nach Überlichtgeschwindigkeiten bis zu einer Reihe experimenteller Tests der Theorie. Der Text ist lebendig und kenntnisreich geschrieben; die allermeisten Teile sind mit Hilfe einfacher Schulmathematik (keine Differentialrechnung) zu verstehen. Eine Vertrautheit mit Vektoren, die kurz eingeführt werden und gelegentlich auftauchen, ist von Vorteil. Hilfreich dürfte das Buch für jeden sein, der an einer kurzen , über das populärwissenschaftliche hinausgehenden Einführung interessiert ist, insbesondere auch für Schüler und für Leser, deren Beschäftigung mit der Speziellen Relativitätstheorie bereits etwas zurückliegt und die ihre Kenntnisse ohne großen Zeitaufwand auffrischen wollen.

Website zum Buch "Spezielle Relativitätstheorie"

 

Schutz, Bernard: Gravity from the Ground Up: An Introductory Guide to Gravity and General Relativity

Cambridge University Press, Cambridge 2004
462 Seiten, 149 Abbildungen

Eine sorgfältige, ausführliche und gleichzeitig humorvolle Darstellung so gut wie aller Aspekte der Gravitationsforschung von Newton bis zu den Gravitationswellen. Vorausgesetzt wird auch hier - außer Englischkenntnissen - nur einfachste Mathematik - weder Differentialrechnung noch quadratische Gleichungen. Schutz, einer der Direktoren am Albert-Einstein-Institut, zeigt dem Leser mit vielen anschaulichen Beispielen, sorgfältig aufeinander aufbauenden Kapiteln die ganze Welt der Schwerkraft - von den Grundlagen bis zu interplanetaren Raumschiffreisen, vom Sterngleichgewicht bis zu Galaxien, und natürlich wird auch auf die Einsteinsche Gravitation gründlich eingegangen: Die Grundideen der Relativitätstheorie werden anschaulich erklärt, und das letzte Viertel des Buches erkundet die relativistische Astrophysik, von Schwarzen Löchern über Gravitationswellen bis zur Kosmologie. Als Bonus gibt es auf der Website zum Buch ergänzende Computerprogramme mit Simulationen und Animationen sowie Lösungen zu den Übungsaufgaben. Für Studienanfänger, aber auch Oberstufenschüler und andere weitergehend interessierte Leser sehr zu empfehlen.

Website zum Buch "Gravity from the Ground Up"

 

Kiefer, Claus: Quantentheorie

Fischer Taschenbuch, Frankfurt am Main 2004
128 Seiten, 42 Abbildungen

Wer eine kompakte, aber verständliche Einführung in die Quantenphysik sucht - sei es, um die Quantengravitation zu verstehen, sei es, weil dies nun einmal ein weiteres Forschungsgebiet ist, zu dem Einstein wichtige Beiträge geliefert hat - ist mit diesem Büchlein gut bedient. Mit einfachen Formeln wird knapp, aber ohne großes Vorwissen vorauszusetzen, auf die Grundzüge der Quantentheorie eingegangen, wo bei auch die Frage der Interpretation aus moderner Sicht abgehandelt wird. Im Abschnitt "Vertiefungen" wird auf eine Reihe von Aspekten näher eingegangen, so etwa auf die Quanteninformation und den mathematischen Formalismus und, für Leser dieser Webseiten von besonderem Interesse, auf die Verbindung von Quantentheorie und Spezieller Relativitätstheorie (Quantenfeldtheorie) und auf das Spannungsgebiet zwischen Quantentheorie und Gravitation. In der gleichen Reihe erschienen wie der oben beschriebene Band von Giulini zur Speziellen Relativitätstheorie dürfte auch dieses Buch hilfreich sein für jeden, der an einer kurzen , über das populärwissenschaftliche hinausgehenden Einführung interessiert ist oder der bereits vorhandene Kenntnisse ohne großen Zeitaufwand auffrischen will, Schüler und Lehrer eingeschlossen.

Website zum Buch "Quantentheorie"