BÜCHER: INFORMATIONEN, DRUCKFEHLER, KOMMENTARE

BOOKS: INFORMATION, ERRATA, COMMENTS




Theoretische Physik 1:

"Mechanik - Von den Newtonschen Gesetzen zum deterministischen Chaos"

Springer Verlag, Heidelberg, 8. Auflage; März 2007

Das Buch führt von der elementaren Newton'schen Mechanik über ihre Lagrange'sche und Hamilton-Jacobi'sche Formulierung, die Theorie des Kreisels, die speziell relativistische Kinematik und Dynamik sowie die geometrischen Aspekte der Mechanik zu einer eingehenden Diskussion von deterministischem Chaos. Ein kurzes Kapitel über kontinuierliche Systeme, ein mathematischer Anhang und einige historische Anmerkungen zu den Wegbereitern der Mechanik runden das Buch ab.

(Gegenüber früheren Auflagen wurde der Text mit einer Reihe von ausführlichen Erklärungen und Bemerkungen sowie mit einigen neuen Beispielen erweitert.)

11 ausgearbeitete praktische Übungen, 119 Aufgaben mit vollständigen Lösungen, 171 Abbildungen
 
Druckfehler

(Druckfehler zu den älteren 6. und 7. Auflagen)




"Mechanics - From Newton's Laws to Deterministic Chaos"

NEW: 5th edition, Springer-Verlag, Heidelberg, 2010

The book starts with elementary Newtonian mechanics, moves on to its formulation in Lagrangian as well as Hamilton-Jacobian form, then to the theory of the rigid body (including a detailed but simple analysis of the "tippe top"), passes on to relativistic kinematics and dynamics, then to differential geometric aspects of mechanics, and culminates in a discussion of deterministic chaos. A short introduction to continuous systems, a mathematical appendix and some historical remarks about the founding fathers (and mothers - e.g. Emmy Noether!) of mechanics conclude the book.
This textbook was among the first to include dynamical systems and deterministic chaos in due detail. The book also contains a name index which, in addition to the subject index, may be helpful in locating quickly specific items.
As compared to the two previous editions the fifth edition is updated and revised with more explanations, additional examples and some new sections on Noether's theorem.

11 worked examples, 174 figures, and
More than 120 problems with complete solutions  

Errata



"Classical Field Theory - On Electrodynamics, Non-Abelian Gauge Theories and Gravitation"

Springer-Verlag, Heidelberg, 2012

The book describes Maxwell's equations, first in their integral, directly testable form, and then moves on to their local formulation. The first two chapters cover all essential properties of Maxwell's equations, including their symmetries and their covariance in a modern notation. Chapter 3 is devoted to Maxwell theory as a classical field theory and to solutions of the wave equation. Chapter 4 deals with important applications of Maxwell theory. Topical subjects such as metamaterials with negative refraction index and solutions of Helmholtz' equation in paraxial approximation relevant for the description of laser beams are included here. Chapter 5 describes non-Abelian gauge theories from a classical, geometric perspective, in analogy to Maxwell theory as a prototype, and culminates in an application to the U(2) theory relevant for electroweak interactions. The last chapter gives a concise summary of semi-Riemannian geometry as the framework for the classical field theory of gravitation. The chapter concludes with some of the classical tests of general relativity (perihelion precession of Mercury and light deflection by the Sun).
The book concludes with a few historical remarks on the stepwise unification of fundamental interactions.

48 problems with solutions or hints.
 




"Quantum Physics"
   
- From the Uncertainty Principle to Many-Body Systems - (
Part One)
    - From Symmetries to Quantum Electrodynamics and Electroweak Interactions - (Part Two)

2d edition, Springer-Verlag, Heidelberg, 2013

The book presents a comprehensive introduction to quantum physics.
Part One covers the basic principles and prime applications of nonrelativistic quantum mechanics, from the uncertainty relations to important central field problems, potential scattering theory, applications of quantum mechanics (including basics of quantum information), and fermionic many-body systems.
Part Two introduces relativistic quantum field theory, and ranges from symmetries in quantum physics to bosonic and fermionic field quantization, covariant scattering theory, quantum electrodynamics, and electroweak interactions.
The adequate mathematical framework for both parts is discussed in due detail.
Many worked-out examples and exercises (with solutions, or hints) make the book useful for regular courses but also for independent individual study.
The books concludes with appendices covering mathematical aspects and enrichment topics, as well as with selected biographical notes on pioneers of quantum mechanics and quantum field theory.

102 Exercises with hints or complete solutions, 76 figures, 738 pages

Errata



"Statistical Theory of Heat"

Springer International Publshing Switzerland 2016

The book starts with a concise introduction to classical thermodynamics, including geometrical aspects. A short introduction to probabilities and statistics lays the basis for a statistical interpretation of thermodynamics. Phase transitions, discrete models and stability of macroscopic matter are worked out in great detail.
Thermodynamics has a special role in theoretical physics: due to its general validity it has a bridging function between several areas like the theory of condensed matter, elementary particle physics, astrophysics and cosmology. As a classical theory thermodynamics describes predominantly averaged properties of matter, reaching from few particle systems to state of matter to stellar objects. The statistical theory of thermodynamics covers essentially the same fields as the classical appproach but explores them in geater depth. In particular, it unifies classical statistical mechanics with quantum theory of many-particle systems. In an easily recognizable fashion the book divides into material suitable for master studies, and an intensive track exploring the same and some additional topics for all wanting to get in-depth knowledge of the field. Clearly labelled material and sections guide readers through the preferred level of treatment.

45 problems with complete solutions or useful hints, 233 pages,48 figures.

 



Theoretische Physik 2:

"Nichtrelativistische Quantentheorie - Vom Wasserstoffatom zu den Vielteilchensystemen"

Springer Verlag, Heidelberg, 3. Auflage, 2013                                                          

Dieser Band behandelt die Quantenmechanik eines Punktteilchens, die Streuung von Teilchen an Potentialen ebenso wie die allgemeinen Prinzipien der Quantentheorie. Die Diskussion von Raum-Zeit-Symmetrien in der Quantenphysik umfasst die Drehgruppe, die Raumspiegelung und die Zeitumkehr, sowie Symmetrie und Antisymmetrie von Viel-Teilchen-Wellenfunktionen identischer Teilchen. Das letzte Kapitel behandelt wichtige Rechenmethoden der Quantenmechanik von der Störungstheorie bis zu Viel-Teilchen-Verfahren für identische Fermionen.

51 Aufgaben mit exemplarischen, vollständigen Lösungen, 48 Abbildungen


(Druckfehler der 2. Auflage von 2006)  


Theoretische Physik 3:

"Klassische Feldtheorie - Von Elektrodynamik, nicht-Abelschen Eichtheorien und Gravitation"

Springer Verlag, Heidelberg, 4. Auflage, 2017

Ausgehend von den Maxwell'schen Gleichungen in integraler Form, d.h. von der phänomenologischen, experimentell erwiesenen Basis der Elektrodynamik, werden die lokalen Gleichungen aufgestellt und von Anfang an in ihrer vollen, zeit- und raumabhängigen Form diskutiert. Statische oder stationäre Verhältnisse erscheinen als Spezialfälle, bei denen die Maxwell'schen Gleichungen in zwei Gruppen zerfallen und bis zu einem gewissen Grad entkoppelt werden.
Großes Gewicht wird auf die Symmetrien der Maxwell'schen Gleichungen gelegt. Auch ihre Formulierung in der Sprache der äußeren Formen und des äußeren Kalküls über der Raumzeit und die Notwendigkeit, die altehrwürdige Tensoranalysis des vertrauten dreidimensionalen Raums auf diese Weise zu verallgemeinern, werden ausführlich dargestellt.
Unter den Anwendungen erscheinen einige besonders charakteristische und moderne Beispiele, darunter die Behandlung von Polarisation elektromagnetischer Wellen, von Gauß'schen Strahlen, von Medien mit negativem Brechungsindex u.A.
Im fünften Kapitel wird die (vollkommen klassische) Konstruktion von nicht-Abel'schen Eichtheorien ausführlich dargelegt, ebenso wie das Phänomen der spontanen Symmetriebrechung. Dieses Kapitel behandelt insbesondere auch die klassische Grundlage der U(2)-Theorie der elektroschwachen Wechselwirkungen.
Das sechste Kapitel behandelt die Allgemeine Relativitätstheorie bis hin zu den wichtigsten Tests der Einstein'schen Gleichungen, die Schwarzschild Lösung, rotierende Schwarze Löcher und Gravitationswellen.

Zahlreiche Übungen mit ausgewählten Lösungen ergänzen den Text.

Druckfehler der 3. Auflage



Theoretische Physik 4:

"Quantisierte Felder - Von den Symmetrien zur Quantenelektrodynamik"

Springer Verlag, Heidelberg, 2. Auflage, 2007  

Dieser Band beginnt mit einer vertieften Analyse von Symmetrien in der Quantenphysik (Wigners Theorem, Drehgruppe, Lorentz-Gruppe u. A.). Er behandelt Quantenfeldtheorie von skalaren Feldern, Eichbosonen (Photonen) und Fermionen (Elektronen usw.)  - überwiegend in kanonischer Quantisierung - und ihre Anwendungen auf wichtige elektromagnetische und schwache Prozesse. Die Methode der Feynman-Graphen wird durch viele Beispiele aus der Quantenelektrodynamik und der schwachen Wechselwirkung illustriert, die bis zu den Observablen (Streuquerschnitte und Zerfallswahrscheinlichkeiten) durchgeführt sind. Das Prinzip der Regularisierung und der Renormierung wird ebenso beschrieben wie die physikalische Bedeutung der wichtigsten Strahlungskorrekturen. Das Buch enthält sowohl ausgearbeitete Beispiele als auch Übungsaufgaben, die mit Lösungen oder Hinweisen versehen sind.


Neu in der 2. Auflage sind zwei Abschnitte über die Pfadintegralmethode in der Quantenmechanik und -feldtheorie. Das Buch schließt mit Lebensdaten und historischen Anmerkungen zu einigen der Begründer der Quantenmechanik und der Quantenfeldtheorie  (überarbeitet).

51 Aufgaben mit exemplarischen Lösungen oder Hinweisen, 53 Abbildungen

Druckfehler



Theoretische Physik 5:

"Statistische Theorie der Wärme"

Springer Verlag, Heidelberg,  2008

Dieser Band beginnt mit den Grundbegriffen der Theorie thermodynamischer Systeme im Gleichgewicht, stellt alle wichtigen thermodynamischen Potentiale und ihre Zusammenhänge über Legendre-Transformation zusammen und diskutiert die Hauptsätze der Thermodynamik. Die Untersuchung von geometrischen Aspekten der Theorie führt zu einem vertieften Verständnis des zweiten Hauptsatzes und der damit verbundenen Begriffe. Die statistische Theorie der Wärme klärt den Begriff des Zustandes und erlaubt den direkten Vergleich von klassischen und Quantengasen. Es folgt eine Einführung in die Beschreibung von Phasengemischen und Phasenübergängen im Rahmen von Thermodynamik und Statistischer Mechanik. Das Buch schließt mit einer heuristischen Behandlung der Stabilität der Materie, die auf einer schönen Synthese von Viel-Teilchendynamik, Quantentheorie und Thermodynamik aufbaut.
Der Text, der viele ausgearbeitete Beispiele enthält, wird ergänzt durch
Aufgaben, die mit Hinweisen oder Lösungen versehen sind.

Druckfehler



"Electroweak and Strong Interactions - Phenomenology, Concepts, Models"

Springer Verlag, Heidelberg, 2012

The book begins with relativistic quantum mechanics and some quantum field theory which lay the foundation for the rest of the text. The phenomenology and the physics of the fundamental interactions are emphasized through a detailed discussion of the empirical fundamentals of unified theories of strong, electromagnetic, and weak interactions. The principles of local gauge theories are described both in a heuristic and a geometric framework. The minimal standard model of the fundamental interactions is developed in detail and characteristic applications are worked out. Possible signals of physics beyong that model, notably in the physics of neutrinos are also discussed. Among the applications scattering on nucleons and nuclei provide salient examples.
Some 80 problems with solutions make the text suitable for advanced courses or individual study.
This completely updated revised new edition contains an enlarged chapter on quantum chromodynamics and a widely updated chapter on neutrino physics.



"Leptons, Hadrons and Nuclei"

North-Holland Publishing, Amsterdam, 1983

This book is not available any more. The book just above, "Electroweak and Strong Interactions...", is a revised and much enlarged version of it.
I have a few copies of that older version left. If you are interested please contact me directly.

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Arbeitsgruppe Theoretische Teilchenphysik THEP
Johannes Gutenberg-Universität