Görbült téridő - szabadon választható tantárgy
Tartalomjegyzék |
Tantárgyi adatok
- Szabadon választható tárgy a BME bármely karának hallgatói részére.
- Előadó: Dr. Bokor Nándor (TTK Fizika Tanszék)
- Tárgykód: BMETE11AX39
- Követelmények: 2/0/0/v
- Kredit: 2
- Nyelv: magyar
- Félév végi számonkérés: szóbeli vizsga
- Az aláírás megszerzésének feltétele: az előadások legalább 70%-án való részvétel.
- A tárgy felvételéhez elvileg nincs előkövetelmény, de a "Görbült téridő" sok szempontból az őszi félévben induló "Személetes relativitáselmélet" c. tárgy folytatásának tekinthető, ezért érdemes először a "Szemléletes relativitáselmélet" tárgyat felvenni.
A tárgy tematikája
Idő és tömeg méterben.
A gravitációról newtoni és einsteini szemmel. Létezik-e a gravitációs erő? A gravitációs kölcsönhatás és az elektromos kölcsönhatás közötti analógia. (A „negatív tömeg“ teljesen analóg a negatív töltéssel?) Einstein játéka és az ekvivalencia-elv. A felhajtóerő paradoxona. A gravitációs vöröseltolódásról egyszerűen.
Párhuzamos eltolás. Görbült felületek. Mi a különbség egy keleti irányt tartó és egy északi irányt tartó hajó között? A Gauss-görbület és a Gauss-Bonnet tétel. A Foucault-inga és a délirányt jelző kordé. Felületek metrikája. A Theorema Egregium.
A téridő görbültsége. Az árapály-gyorsulás. A téridő metrikája. A Maximális Öregedés Elve. Ptolemaiosznak vagy Kopernikusznak van-e igaza? (A Nap kering a Föld körül, vagy a Föld a Nap körül? Van-e egyáltalán különbség? Mi a különbség a ptolemaioszi és a kopernikuszi világkép között?) A geodetikus egyenlet és az Einstein-egyenlet jelentése. A geodetikus deviáció egyenlete és a Riemann-tenzor.
A fekete lyukak körüli téridő metrikája Schwarzschild-koordinátákkal és Painlevé-Gullstrand-koordinátákkal. Az eseményhorizont. Fénykúpdiagramok. Globális mozgásállandók: az energia és az impulzusmomentum. A Merkúr perihélium-vándorlása. A gravitációs lencse és a borospohár. Mi lenne a GPS-ből relativitáselmélet nélkül? Legfeljebb mennyi ideig lehet életben maradni egy fekete lyukban, és mennyi ideig tart az utazás fájdalmas szakasza?
Féreglyukak és időgépek.
Gravitációs hullámok: miért mutathatók ki fénysugarakkal?
A táguló világegyetem. Miről szól a Hubble-törvény?
Ajánlott könyvek
E. F. Taylor – J. A. Wheeler: Exploring Black Holes, Addison Wesley Longman 2000. (A könyv második, alaposan átdolgozott kiadása most készül. Az aktuális fejezetváltozatok szabadon és legálisan hozzáférhetőek ezen a linken.)
T. Moore: A General Relativity Workbook, Univ Science Books 2012.
K. Thorne: The Science of Interstellar, W. W. Norton & Co. 2014.
A. Everett - T. Roman: Times Travel and Warp Drives, University of Chicago Press, 2011.
