Przedmiot: 333 Szczególna teoria względności

Wykładowca: prof. dr hab. Stanisław Bażański

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.203333

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Program:

W wykładzie w sposób możliwie jednolity i systematyczny przedstawione zostaną podstawy szczególnej teorii względności i klasycznej fizyki relatywistycznej, w sytuacjach gdy zaniedbać można pole grawitacyjne. Szczególny nacisk położony zostanie na geometryczne aspekty tych teorii.

Istniejące metody wykładu szczególnej teorii względności można przede wszystkim podzielić na dwie diametralnie odmienne klasy. Pierwsza z nich, historyczna, naśladuje w ten lub inny sposób postępowania przeprowadzone około roku 1905 przez Lorentza, Poincarego i Einsteina mające na celu uzyskanie elektrodynamiki ciał w ruchu. Natomiast druga, na którą składa się zespół heurystycznych postępowań rozmaitych autorów, nie wyłączając samego Einsteina w okresie po roku 1905, polega na mniej lub bardziej przekonującym takim uogólnianiu własności przestrzeni, czasu i praw mechaniki Newtona, aby otrzymać czasoprzestrzeń Minkowskiego i zasady klasycznej fizyki relatywistycznej. Podejście geometryczne w naturalny sposób faworyzuje ten drugi sposób wykładu, którego jedną z możliwych realizacji będzie metoda przyjęta tu przeze mnie. W wykładzie zostanie bowiem m.in. wyjaśnione, że zgodnie ze swego rodzaju uogólnieniem programu zaproponowanego przez Feliksa Kleina w jego wykładzie inauguracyjnym w Uniwersytecie w Erlangen w r. 1872, zbiór zdarzeń w mechanice newtonowskiej, opisywanych przez pary (r, t), gdzie r są wszystkimi możliwymi wartościami wektorów wodzących opisujących położenia dowolnego punktu materialnego mechaniki Newtona, a t wszystkimi możliwymi wartościami chwil czasów, w których punkt materialny może znaleźć się w tych położeniach jest swego rodzaju geometrią – zwaną czasoprzestrzenią Galileusza. Bardzo naturalnym uogólnieniem tej geometrii, z punktu widzenia pewnych wymagań natury fizycznej, okaże się inna geometria – tzw. czasoprzestrzeń Minkowskiego, będąca areną zdarzeń klasycznej fizyki relatywistycznej.

Oto bardziej szczegółowy plan materiału, który zostanie objęty wykładem.
  • Zasada bezwładności.
  • Czasoprzestrzeń Galileusza.
  • Fizyczny rodowód szczególnej teorii względności.
  • Geometryczne podejście do stosowanego przez Einsteina sposobu konstrukcji czasoprzestrzeni szczególnej teorii względności
  • Czasoprzestrzeń Minkowskiego.
  • Grupa Lorentza i grupa Poincarego.
  • Diagram Minkowskiego.
  • Kinematyka relatywistyczna.
  • Wybrane zagadnienia dynamiki relatywistycznej punktu materialnego i ośrodka ciągłego.
  • Wybrane zagadnienia klasycznej teorii pola elektromagnetycznego.

Zakładam, że słuchacze opanowany mieć będą materiał co najmniej dwóch pierwszych lat studiów fizyki na naszym Wydziale. Znajomość elementów szczególnej teorii względności też nie będzie przeszkodą w zrozumieniu tego wykładu ';-)).

Proponowane podręczniki:

Wykład w swym zamierzeniu jest wykładem autorskim. Nie ma więc podręcznika, który by w całości odpowiadał przyjętemu prze mnie układowi. Przy przygotowywaniu poszczególnych fragmentów, będę oczywiście korzystał z istniejących opracowań. Pozycje bibliograficzne dotyczące takich fragmentów podane zostaną podczas wykładu.

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem: –
Zajęcia sugerowane do zaliczenia przed wykładem: –

Forma zaliczenia:

Obecność na wykładach i ćwiczeniach.
Egzamin pisemny na ocenę po semestrze zimowym.
Egzamin ustny w zimowej sesji egzaminacyjnej dla chcących poprawić stopień uzyskany na egzaminie pisemnym.