Das Universum in Rätseln

Rätsel zum Enträtseln des Universums: gestellt - und gelöst - von einem der besten Physiker unserer Zeit!

Die moderne Physik hat den Ruf, wegen der komplexen Mathematik, mit der sie hantiert, für Uneingeweihte nahezu undurchdringlich zu sein. Und es stimmt ja: Die tiefen, weitreichenden Erkenntnisse sind hinter einschüchternden Formeln verborgen. Aber überraschenderweise reichen oft einfache Rätsel und Denksportaufgaben, um den Kern dieser Erkenntnisse herauszuschälen und deren Bedeutung zu verstehen, selbst ohne umfangreiches Wissen über Physik und Mathematik.
Cumrun Vafa zeigt in seinem Buch, dass es möglich ist, mit Rätseln und Denksportaufgaben eine Menge über das Universum, die physikalische Realität und deren mathematische Beschreibung zu lernen. Er behandelt die Themen, die zentral sind für die moderne Physik: Symmetrien und Erhaltungssätze, Vereinheitlichung der vier Grundkräfte, (scheinbare) Paradoxien der Unendlichkeit, kontraintuitive Vorhersagen der Quantenm echanik. All dies verpackt in Rätsel wie: Wie hängt man ein Bild an zwei Nägeln auf, so dass es runterfällt, sobald man einen entfernt? Wie kann man Neutrinos wiegen?

- Das Buch ist ein wunderbarer Überblick über die zentralen Themen der modernen Physik und Mathematik, vermittelt mit Hilfe von Rätseln. Dies ist eine der ungewöhnlichsten und fesselndsten Herangehensweisen, die mir je begegnet ist. Sie ermöglicht den Leserinnen und Lesern, durch die Freude am Lösen von Rätseln zu lernen. Eine unterhaltsame und effektive Art und Weise, die wesentlichen Ideen des heutigen Weltbilds kennenzulernen, geschrieben von einem der herausragendsten Physiker der Welt.? (Brian Greene)

- Dieses Buch bietet einen faszinierenden und ungewöhnlichen Einblick in die modernen Entwicklungen der Physik und Mathematik, illustriert mit einfachen und unterhaltsamen Rätseln. Die Leserinnen und Leser werden gut unterhalten und lernen gleichzeitig viel dabei.? (Edward Witten)

Inhaltsverzeichnis:

1 Eine Einführung in die moderne Physik
Antike Gedanken
Newton'sche Mechanik
Lagrange'sche und Hamilton'sche Mechanik
Maxwell'scher Elektromagnetismus
Die Relativitätstheorie
Quantenmechanik
Quantenfeldtheorie
Quantengravitation
2 Symmetrie und Erhaltungssätze
Motivierende Rätsel
Symmetrie
Nöther-Theoreme
Supersymmetrie
Quasikristalle und Symmetrie
Strings und Ladungserhaltung
Spontane Symmetriebrechung
3 Symmetriebrechung
Erdbewegung und Symmetriebrechung
Spontane Symmetriebrechung
Spontane Symmetriebrechung und Magnete
Das Quadraträtsel
Symmetriebrechungen und das Higgs-Boson
Große Vereinheitlichung der Kräfte
Supraleitung
Steifigkeit
Händigkeit
4 Die Macht der einfachen und abstrakten Mathematik
Gesetze vs. Nebenbedingungen
Komplexe Zahlen
Gravitationslinsen
5 Kontraintuitive Mathematik
Einleitende Worte
Die Paradoxien der Unendlichkeit
Analytische Reihen
Das Ziegenprobl em
6 Physikalische Intuition
Intuitive Physik
Galileo Galilei
Isaac Newton
Physikalische Intuition in der Mathematik
Archimedes' Eureka
Satz des Pythagoras
Spezielle Relativitätstheorie
Statistische Mechanik
7 Kontraintuitive Physik
Warum ist der Nachthimmel dunkel?
Maxwell'sche Gleichungen
Einsteins Relativitätstheorie
Paradoxien in der Quantenmechanik
Ununterscheidbarkeit in der Quantenmechanik
Das EPR-Paradoxon
Schwarze Löcher
Holographie
8 Natürlichkeit in der Physik: Dimensionsanalyse
Ein lehrreiches Moment
Größenordnung
Dimensionsanalyse
Strahlung aus beschleunigten Ladungen
Skalierung und konforme Feldtheorien
Grundlegende Einheiten
Schwarze Löcher
Symmetrie und Natürlichkeit
9 Unnatürlichkeit und große Zahlen
Unnatürliche Zahlen
Entstehung des heliozentrischen Weltbilds
Zahlentheorie
Zusammensetzung des Universums
Die Geometrie der Raum-Zeit
Andere Fragen
Entf ernungsskalen
Zeitskalen
10 Religion und Wissenschaft
Grundlegende Fragen
Wissenschaft vs. Religion
Wissenschaft und Religion
Der Ursprung des Universums
Einstein und Religion
Feynman und Religion
Hawking und Religion
Pascal und Religion
Kausalität und Gott
11 Dualität
Zwei mathematische Beispiele
Dualität in der Quantenmechanik
Maxwells Theorie
Dualität in der String-Theorie
T -Dualität
Calabi-Yau-Mannigfaltigkeiten und Spiegelsymmetrien
Andere Dualitäten: Geometrie und Kraft
Dualität in Schwarzen Löchern
Holographie
Wigner-Halbkreis-Gesetz
12 Zusammenfassung
Symmetrien und ihre Brechung
Eichsymmetrie
Intuitive Mathematik
Kontraintuitive Mathematik
Intuitive und unintuitive Physik
Natürlichkeit
Physik und Religion
Dualität