Elektrodynamik - Theoretische Physik IV - Ruhr-Universität Bochum

1 Einführung
1.1 Vier Bereiche der Mechanik
In Bezug auf die Geschwindigkeit und die Größe von physikalischen Objekten, kann man, wie
in Tabelle 1.1 skizziert, die Mechanik in vier Bereiche aufteilen. Die Newtonsche Mechanik
Tabelle 1.1: Bereiche der Mechanik
=⇒ kleinere Abstände
⇓ klassische Mechanik Quantenmechanik
(Newton)
(Schrödinger, Heisenberg, Bohr u.a.)
höhere
Geschwindigkeit Relativistische Mechanik Quantenfeldtheorie
(Einstein)
(Dirac, Pauli, Schwinger, Feynman u.a.)
funktioniert gut im “alltäglichen Leben”, versagt aber zum einen für Objekte, die sich mit
Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegen, deren Dynamik mit der speziellen
und der allgemeinen Relativitätstheorie beschrieben werden muss. Zum anderen versagt die
Newtonsche Mechanik auch bei der Anwendung auf sehr kleine Objekte auf der atomaren
Größenskala, die mit der Quantenmechanik beschrieben werden müssen. Für Objekte, die
klein und schnell sind, gilt die Quantenfeldtheorie, an deren Ausarbeitung seit 1930 gearbeitet
wird. Im Rahmem dieser Vorlesung werden wir vorwiegend im Bereich der klassischen
Mechanik bleiben.
1.2 Vier Grundkräfte der Natur
Es ist die Aufgabe der Mechanik, das Verhalten von physikalischen Systemen unter Einwirkung
einer gegebenen Kraft zu beschreiben. Man unterscheidet heute zwischen vier Grundkräften,
die nach abnehmender Stärke als
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