
BOOKS - SCIENCE AND STUDY - Covariant Physics From Classical Mechanics To General Rel...

Covariant Physics From Classical Mechanics To General Relativity And Beyond
Author: Moataz H. Emam
Year: 2021
Format: PDF
File size: 11 MB
Language: ENG

Year: 2021
Format: PDF
File size: 11 MB
Language: ENG

. Covariant Physics From Classical Mechanics To General Relativity And Beyond is an undergraduate textbook aiming to provide students with the fundamental principles of modern theories of spacetime, specifically the general theory of relativity, using minimal mathematical prerequisites such as multivariate calculus and linear algebra. The book's central theme revolves around the "principle of covariance a symmetry of physics that is rarely explored in undergraduate courses. The text begins with simple high school mathematics before delving into more complex concepts of tensor calculus, geometry, and differential forms, allowing readers to gradually understand the advanced mathematical ideas while highlighting the unifying aspect of physics under this singular principle. By leveraging familiar notions from classical mechanics and electrodynamics, the author presents the advanced concepts in an accessible way, demonstrating their connection to the underlying principles of covariance. The first chapter sets the stage for the rest of the book by introducing the concept of spacetime and its fundamental properties, such as the equivalence principle and the existence of gravitational waves. Chapter two dives deeper into the subject, presenting a detailed analysis of special and general relativity. This chapter covers topics like time dilation, length contraction, black holes, and gravitational redshift. Chapter three explores the mathematical tools required to study curved spacetimes, including differential forms and the metric tensor.
.Covariant Physics From Classical Mechanics To General Relativity And Beyond - учебник для студентов, цель которого - предоставить студентам фундаментальные принципы современных теорий пространства-времени, в частности, общей теории относительности, используя минимальные математические предпосылки, такие как многомерное исчисление и линейная алгебра. Центральная тема книги вращается вокруг «принципа ковариации», симметрии физики, которая редко исследуется на курсах бакалавриата. Текст начинается с простой математики средней школы, прежде чем углубиться в более сложные концепции тензорного исчисления, геометрии и дифференциальных форм, позволяя читателям постепенно понять передовые математические идеи, подчеркивая при этом объединяющий аспект физики в рамках этого принципа единственного числа. Используя знакомые понятия из классической механики и электродинамики, автор представляет передовые концепции в доступной форме, демонстрируя их связь с основополагающими принципами ковариации. Первая глава подготавливает почву для остальной части книги, вводя понятие пространства-времени и его фундаментальные свойства, такие как принцип эквивалентности и существование гравитационных волн. Глава вторая погружается глубже в предмет, представляя подробный анализ специальной и общей теории относительности. В этой главе рассматриваются такие темы, как замедление времени, сокращение длины, черные дыры и гравитационное красное смещение. В третьей главе рассматриваются математические инструменты, необходимые для изучения искривлённого пространства, включая дифференциальные формы и метрический тензор.
.Covariant Physics From Classical Mechanics To General Relativity And Beyond est un manuel pour les étudiants qui vise à fournir aux étudiants les principes fondamentaux des théories modernes de l'espace-temps, en particulier la théorie générale de la relativité, en utilisant des conditions mathématiques minimales telles que le calcul multidimensionnel et l'algèbre linéaire. thème central du livre tourne autour du « principe de covariance », une symétrie de la physique rarement étudiée dans les cours de premier cycle. texte commence par les mathématiques simples de l'école secondaire, avant d'approfondir les concepts plus complexes du calcul tensoriel, de la géométrie et des formes différentielles, permettant aux lecteurs de comprendre progressivement les idées mathématiques avancées, tout en soulignant l'aspect unificateur de la physique dans ce principe singulier. En utilisant des concepts familiers de la mécanique classique et de l'électrodynamique, l'auteur présente des concepts avancés sous une forme accessible, démontrant leur lien avec les principes fondamentaux de la covariance. premier chapitre prépare le terrain pour le reste du livre en introduisant la notion d'espace-temps et ses propriétés fondamentales, telles que le principe d'équivalence et l'existence d'ondes gravitationnelles. deuxième chapitre s'enfonce plus profondément dans le sujet en présentant une analyse détaillée de la théorie spéciale et générale de la relativité. Ce chapitre traite de sujets tels que le ralentissement du temps, la réduction de la longueur, les trous noirs et le décalage rouge gravitationnel. troisième chapitre traite des outils mathématiques nécessaires à l'étude de l'espace courbé, y compris les formes différentielles et le tenseur métrique.
.Covariant Physics From Classical Mechanics To General Relativity And Beyond es un libro de texto para estudiantes cuyo objetivo es proporcionar a los estudiantes los principios fundamentales de las teorías modernas del espacio-tiempo, en particular, la teoría general de la relatividad, utilizando premisas matemáticas mínimas como la cálculo multidimensional y álgebra lineal. tema central del libro gira en torno al «principio de covarianza», una simetría de la física que rara vez se investiga en los cursos de bachillerato. texto comienza con las matemáticas simples de la escuela secundaria antes de profundizar en conceptos más complejos de cálculo tensorial, geometría y formas diferenciales, permitiendo a los lectores comprender gradualmente las ideas matemáticas avanzadas, al tiempo que enfatiza el aspecto unificador de la física dentro de este principio singular. Utilizando conceptos familiares de la mecánica clásica y la electrodinámica, el autor presenta conceptos avanzados en una forma accesible, demostrando su relación con los principios fundamentales de la covarianza. primer capítulo prepara el terreno para el resto del libro, introduciendo el concepto de espacio-tiempo y sus propiedades fundamentales, como el principio de equivalencia y la existencia de ondas gravitacionales. capítulo dos se sumerge más profundamente en el tema, presentando un análisis detallado de la teoría especial y general de la relatividad. Este capítulo aborda temas como la desaceleración del tiempo, la contracción de la longitud, los agujeros negros y el desplazamiento al rojo gravitacional. tercer capítulo examina las herramientas matemáticas necesarias para estudiar el espacio curvado, incluyendo las formas diferenciales y el tensor métrico.
.Covariant Politics From Classical Mechanics To General Relativity and Beyond é um livro didático para estudantes com o objetivo de fornecer aos estudantes princípios fundamentais das teorias modernas do espaço-tempo, especialmente a teoria da relatividade geral, usando premissas matemáticas mínimas, tais como o cálculo multidimensional e a álgebra linear. O tema central do livro gira em torno do «princípio da cobiça», uma simetria física que raramente é explorada em cursos de licenciatura. O texto começa com uma simples matemática do ensino médio antes de se aprofundar em conceitos mais complexos de contagem, geometria e formas diferenciais, permitindo aos leitores compreender gradualmente as ideias matemáticas avançadas, ao mesmo tempo que enfatiza o aspecto da física dentro deste princípio de número único. Usando conceitos familiares da mecânica clássica e da eletrodinâmica, o autor apresenta conceitos avançados em uma forma acessível, mostrando sua relação com os princípios fundamentais da cobiçação. O primeiro capítulo prepara o terreno para o resto do livro, introduzindo o conceito de espaço-tempo e suas propriedades fundamentais, como o princípio da equivalência e a existência de ondas gravitacionais. O capítulo 2 mergulha mais fundo na matéria, apresentando uma análise detalhada da Teoria da Relatividade Especial e Geral. Este capítulo aborda temas como desaceleração do tempo, redução do comprimento, buracos negros e deslocamento vermelho gravitacional. O terceiro capítulo aborda as ferramentas matemáticas necessárias para estudar o espaço curvado, incluindo formas diferenciais e tensor métrico.
.Covariant Physics From Classical Mechanics To General Relativity And Beyond è un manuale per gli studenti che ha lo scopo di fornire agli studenti i principi fondamentali delle teorie moderne dello spazio-tempo, in particolare la teoria della relatività generale, utilizzando i presupposti matematici minimi come il calcolo multidimensionale e l'algebra lineare. Il tema centrale del libro ruota attorno al «principio della covariazione», la simmetria della fisica, che raramente viene studiata nei corsi di laurea. Il testo inizia con la semplice matematica della scuola secondaria prima di approfondire i concetti più complessi di calcolo tendenziale, geometria e forme differenziali, permettendo ai lettori di comprendere gradualmente le idee matematiche avanzate, sottolineando al contempo l'aspetto unificante della fisica all'interno di questo principio di un unico numero. Utilizzando concetti familiari di meccanica classica ed elettrodinamica, l'autore presenta concetti avanzati in forma accessibile, dimostrandone il legame con i principi fondamentali della covariazione. Il primo capitolo prepara il terreno per il resto del libro, introducendo il concetto di spazio-tempo e le sue proprietà fondamentali, come il principio di equivalenza e l'esistenza delle onde gravitazionali. Il capitolo due si immerge più in profondità nell'oggetto, presentando un'analisi dettagliata della teoria della relatività speciale e generale. Questo capitolo affronta temi come rallentamento del tempo, riduzione della lunghezza, buchi neri e spostamento rosso gravitazionale. Il terzo capitolo affronta gli strumenti matematici necessari per studiare lo spazio curvo, comprese le forme differenziali e la tendina metrica.
.Covariant Physics From Classical Mechanics To General Relativity And Beyond ist ein hrbuch für Studenten, das darauf abzielt, den Studenten die grundlegenden Prinzipien der modernen Raumzeittheorien, insbesondere der allgemeinen Relativitätstheorie, unter Verwendung minimaler mathematischer Voraussetzungen wie multidimensionaler Kalkül und linearer Algebra zur Verfügung zu stellen. Das zentrale Thema des Buches dreht sich um das „Kovarianzprinzip“, eine in Bachelorstudiengängen selten erforschte Symmetrie der Physik. Der Text beginnt mit der einfachen Mathematik der High School, bevor er in komplexere Konzepte von Tensorkalkül, Geometrie und Differentialformen eintaucht, die es den sern ermöglichen, fortgeschrittene mathematische Ideen allmählich zu verstehen und gleichzeitig den verbindenden Aspekt der Physik innerhalb dieses singulären Prinzips hervorzuheben. Unter Verwendung vertrauter Konzepte aus der klassischen Mechanik und Elektrodynamik präsentiert der Autor fortschrittliche Konzepte in einer zugänglichen Form und demonstriert ihre Verbindung mit den grundlegenden Prinzipien der Kovarianz. Das erste Kapitel bereitet den Boden für den Rest des Buches vor, indem es den Begriff der Raumzeit und seine grundlegenden Eigenschaften wie das Äquivalenzprinzip und die Existenz von Gravitationswellen einführt. Kapitel zwei taucht tiefer in das Thema ein und präsentiert eine detaillierte Analyse der speziellen und allgemeinen Relativitätstheorie. Dieses Kapitel behandelt Themen wie Zeitdilatation, Längenkontraktion, Schwarze Löcher und gravitative Rotverschiebung. Das dritte Kapitel befasst sich mit den mathematischen Werkzeugen, die zur Untersuchung des gekrümmten Raums erforderlich sind, einschließlich der differentiellen Formen und des metrischen Tensors.
.Covariant Physics Od mechaniki klasycznej do ogólnej względności i poza nią jest podręcznikiem studenckim, który ma na celu zapewnienie studentom podstawowych zasad współczesnych teorii przestrzeni kosmicznej, w szczególności ogólnej względności, przy użyciu minimalnych warunków matematycznych, takich jak wielowymiarowe obliczenia i liniowe algebra. Główny temat książki krąży wokół „zasady przymierza”, symetrii fizyki rzadko badanej na kursach licencjackich. Tekst rozpoczyna się od prostej matematyki licealnej, zanim przejdzie do bardziej złożonych koncepcji obliczeń tensorowych, geometrii i form różnicowych, pozwalając czytelnikom stopniowo rozumieć zaawansowane koncepcje matematyczne, podkreślając jednocześnie jednolity aspekt fizyki w ramach tej pojedynczej zasady. Posługując się znanymi pojęciami z mechaniki klasycznej i elektrodynamiki, autor prezentuje zaawansowane koncepcje w dostępnej formie, pokazując ich związek z podstawowymi zasadami przymierza. Pierwszy rozdział wyznacza etap dla reszty książki poprzez wprowadzenie pojęcia czasu kosmicznego i jego podstawowych właściwości, takich jak zasada równoważności i istnienie fal grawitacyjnych. Rozdział drugi zagłębia się w temat, przedstawiając szczegółową analizę szczególnej i ogólnej względności. Rozdział ten dotyczy takich tematów, jak rozszerzenie czasu, zmniejszenie długości, czarne dziury i przesunięcie grawitacyjne. Trzeci rozdział omawia narzędzia matematyczne potrzebne do badania zakrzywionej przestrzeni, w tym formy różnicowe i tensor metryczny.
.Pysics Covariant From Classic Mechanics to General Relativity and Beyond הוא ספר לימוד של סטודנטים ששואף לספק לתלמידים את העקרונות הבסיסיים של תיאוריות החלל-זמן המודרניות, בפרט תורת היחסות הכללית, תוך שימוש בתנאים מקדימים מתמטיים מינימליים כגון חשבון רב-ממדי ואלגברי. הנושא המרכזי של הספר סובב סביב ”עקרון הקובריאנס”, סימטריה של פיזיקה שנחקרת רק לעיתים נדירות בקורסים לתואר ראשון. הטקסט מתחיל במתמטיקה תיכונית פשוטה לפני שהוא מתעמק במושגים המורכבים יותר של חשבון דיפרנציאלי, גאומטריה וצורות דיפרנציאליות, ומאפשר לקוראים להבין בהדרגה רעיונות מתמטיים מתקדמים תוך הדגשת היבט אחיד של הפיזיקה בתוך עקרון יחיד זה. באמצעות מושגים מוכרים ממכניקה קלאסית ואלקטרודינמיקה, מציג המחבר מושגים מתקדמים בצורה נגישה, המדגימים את הקשר שלהם עם עקרונות היסוד של הקובריאנס. הפרק הראשון קובע את השלב להמשך הספר על ידי הצגת רעיון המרחב-זמן ותכונותיו הבסיסיות, כמו עקרון השוויון וקיומם של גלי כבידה. הפרק השני מתעמק בנושא ומציג ניתוח מפורט של ייחוס מיוחד וכללי. פרק זה עוסק בנושאים כגון התרחבות זמן, הפחתת אורך, חורים שחורים והיסט מחדש של כוח הכבידה. הפרק השלישי דן בכלים המתמטיים הדרושים לחקר מרחב מעוקל, כולל צורות דיפרנציאליות וטנזור מטרי.''
Klasik Mekanikten Genel Göreliliğe ve Ötesine Okovaryant Fizik, öğrencilere modern uzay-zaman teorilerinin temel ilkelerini, özellikle genel göreliliği, çok boyutlu kalkülüs ve doğrusal cebir gibi minimum matematiksel önkoşulları kullanarak sağlamayı amaçlayan bir öğrenci ders kitabıdır. Kitabın ana teması, lisans derslerinde nadiren araştırılan bir fizik simetrisi olan "kovaryans ilkesi" etrafında dönüyor. Metin, tensör hesabı, geometri ve diferansiyel formların daha karmaşık kavramlarına girmeden önce basit lise matematiği ile başlar ve okuyucuların bu tekil ilke içinde fiziğin birleştirici bir yönünü vurgularken, ileri matematiksel fikirleri kademeli olarak anlamalarını sağlar. Klasik mekanik ve elektrodinamikten tanıdık kavramları kullanan yazar, ileri kavramları erişilebilir bir biçimde sunarak, kovaryansın temel ilkeleriyle bağlantılarını göstermektedir. İlk bölüm, uzay-zaman kavramını ve eşdeğerlik ilkesi ve yerçekimi dalgalarının varlığı gibi temel özelliklerini tanıtarak kitabın geri kalanı için zemin hazırlar. İkinci bölüm, özel ve genel göreliliğin ayrıntılı bir analizini sunarak konuyu daha derinlemesine inceler. Bu bölüm zaman genişlemesi, uzunluk azaltma, kara delikler ve yerçekimsel kırmızıya kayma gibi konuları ele almaktadır. Üçüncü bölüm, diferansiyel formlar ve metrik tensör dahil olmak üzere eğri uzayı incelemek için gerekli matematiksel araçları tartışmaktadır.
.Covariant Physics From Classical Mechanics To General Relativity And Beyond هو كتاب طلابي يهدف إلى تزويد الطلاب بالمبادئ الأساسية لنظريات الزمكان الحديث، ولا سيما النسبية العامة، باستخدام الحد الأدنى من المتطلبات الرياضية المسبقة مثل حساب التفاضل متعدد الأبعاد والجبر الخطي. يدور الموضوع الرئيسي للكتاب حول «مبدأ التغاير»، وهو تناسق للفيزياء نادرًا ما يتم استكشافه في الدورات الجامعية. يبدأ النص بالرياضيات البسيطة في المدرسة الثانوية قبل الخوض في المفاهيم الأكثر تعقيدًا لحساب الموتر والهندسة والأشكال التفاضلية، مما يسمح للقراء بفهم الأفكار الرياضية المتقدمة تدريجيًا مع التأكيد على جانب موحد للفيزياء ضمن هذا المبدأ الفريد. باستخدام مفاهيم مألوفة من الميكانيكا الكلاسيكية والديناميكا الكهربائية، يقدم المؤلف مفاهيم متقدمة في شكل يسهل الوصول إليه، مما يدل على ارتباطها بالمبادئ الأساسية للتغاير. يمهد الفصل الأول الطريق لبقية الكتاب من خلال تقديم مفهوم الزمكان وخصائصه الأساسية، مثل مبدأ التكافؤ ووجود موجات الجاذبية. يتعمق الفصل الثاني في الموضوع، ويقدم تحليلاً مفصلاً للنسبية الخاصة والعامة. يتناول هذا الفصل موضوعات مثل تمدد الوقت، وتقليل الطول، والثقوب السوداء، والانزياح الأحمر للجاذبية. يناقش الفصل الثالث الأدوات الرياضية اللازمة لدراسة الفضاء المنحني، بما في ذلك الأشكال التفاضلية والموتر المتري.
. 고전 역학에서 일반 상대성 및 그 너머로의 공변량 물리학은 다차원 미적분학 및 선형 대수와 같은 최소한의 수학적 전제 조건을 사용하여 현대 시공간 이론, 특히 일반 상대성 이론의 기본 원리를 학생들에게 제공하는 학생 교과서입니다. 이 책의 중심 주제는 학부 과정에서 거의 탐구되지 않는 물리학의 대칭 인 "공분산 원리" 를 중심으로 진행됩니다. 텍스트는 텐서 미적분학, 기하학 및 미분 형태의보다 복잡한 개념을 탐구하기 전에 간단한 고등학교 수학으로 시작하여 독자가이 단일 원리 내에서 물리학의 통일 된 측면을 강조하면서 점차 고급 수학적 아이디어를 이해할 수 있도록합니다. 저자는 고전 역학과 전기 역학의 친숙한 개념을 사용하여 고급 개념을 접근 가능한 형태로 제시하여 공분산의 기본 원리와의 연관성을 보여줍니다. 첫 번째 장은 시공간의 개념과 동등성 원리 및 중력파의 존재와 같은 기본 속성을 소개함으로써 나머지 책의 단계를 설정합니다. 2 장은이 주제에 대해 더 깊이 파고 들어 특별하고 일반적인 상대성 이론에 대한 자세한 분석을 제시합니다. 이 장에서는 시간 팽창, 길이 감소, 블랙홀 및 중력 적색 편이와 같은 주제를 다룹니다. 세 번째 장에서는 차등 형태와 미터법 텐서를 포함하여 곡선 공간을 연구하는 데 필요한 수학적 도구에 대해 설명합니다.
.從古典機理到一般相對論和超越的認知物理學是一本面向學生的教科書,旨在通過使用最小的數學先決條件(例如多維微積分和線性代數)為學生提供現代時空理論的基本原理,尤其是廣義相對論。該書的中心主題圍繞「協方差原理」展開,這是物理學的對稱性,很少在本科課程中進行研究。文本從簡單的高中數學開始,然後深入研究張量演算,幾何形狀和微分形式的更復雜的概念,使讀者可以逐漸理解先進的數學思想,同時強調物理學在這個單數原理中的統一方面。利用經典力學和電動力學的熟悉概念,作者以可用的形式提出了先進的概念,證明了它們與協方差的基本原理的關系。第一章為本書的其余部分奠定了基礎,介紹了時空的概念及其基本屬性,例如等價原理和引力波的存在。第二章深入探討本課題,詳細分析了相對論的特殊理論和廣義理論.本章討論了諸如時間減慢,長度收縮,黑洞和引力紅移等主題。第三章討論了研究扭曲空間所需的數學工具,包括微分形式和度量張量。
