ΒΑΡΥΤΗΤΑ ΚΑΙ ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ (Φ324)

Διδασκαλία: 4 + 2 ώρες τη βδομάδα

Βαθμολογία: ασκήσεις 30% , τελική εξέταση 70% Τα ίδια και το Σεπτέμβριο

Ωρες γραφείου: Ολες οι ώρες. Τηλεφωνείστε ή στείλετε email για συνάντηση.

Διδάσκων: Θεόδωρος Ν. Τομαράς Κτήριο φυσικής 205 2810-394206 (γραφείο) 6932-708510 tomaras@physics.uoc.gr

“….It seems a reasonable expectation that every student receiving a university degree in physics will have had a course in one of the most important developments in modern physics: Einstein’s general theory of relativity. Also, given the exciting discoveries in astrophysics and cosmology of recent years, it is highly desirable to have an introductory course whereby such subjects can be presented in their proper framework. Again, this is general relativity…” Ta-Pei Cheng, University of Missouri, St. Louis, USA.

“…. General relativity is the intellectual origin of many ideas in contemporary elementary particle physics and is a necessary prerequisite to understanding theories of the unification of all forces, such as string theory.An introduction to this subject, so basic, so well established, so central to several branches of physics, and so interesting to the lay public, is naturally a part of the education of every undergraduate physics major…..” James Hartle, Univerity of California, Santa Barbara, USA.

«... Το παρόν είναι μια ανάπτυξη του περιεχομένου ενός προπτυχιακού μαθήματος του τρίτου έτους, που προσφέρεται στο τμήμα φυσικής του King’s College του Λονδίνου. Ημουν πάντα ευγνώμων για τον ενθουσιασμό, που έδειχναν οι φοιτητές για το αντικείμενο. Εκανε τη διδασκαλία πολύ πιο απολαυστική.....» J.L. Martin, King’s College, London.

ΤΟ ΕΠΙΠΕΔΟ ΚΑΙ Ο ΣΤΟΧΟΣ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

NEWTON

ΗΛΕΚΤΡΟΣΤΑΤΙΚO ΠΕΔΙΟ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

ΒΑΡΥΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ

mG=mI

ΓΕΩΜΕΤΡΙΑΓΑΛΙΛΑΙΟΣ, EOTVOS,.…

ΠΟΤΕ ΕΙΝΑΙ ΣΗΜΑΝΤΙΚΗ Η ΒΑΡΥΤΗΤΑ

Πρωτόνιο: 10-38

Μεταλλική σφαίρα: 10-24

Αστέρας νετρονίων: 10-3

ΣΥΜΠΑΝ: 0.1Μελανή Οπή: 0.5

π.χ. Βαρυτική/Ηλεκτρική δύναμη στο άτομο Η

ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ

Παράδειγμα 1:

Παράδειγμα 2:

Παράδειγμα 3:

Οι γεωδεσιακές είναι μέγιστοι κύκλοι

!!!!

Παράδειγμα 4:

!!!!

Για v<<c

Η ΑΡΧΗ ΤΗΣ ΙΣΟΔΥΝΑΜΙΑΣΙΣΧΥΡΗ (IAI): Η Φυσική σε ένα σύστημα αναφοράς που πέφτει ελεύθερα στο πεδίο βαρύτητας είναι ισοδύναμη με τη Φυσική σε ένα αδρανειακό σύστημα χωρίς βαρύτητα

Η Φυσική σε ένα σύστημα αναφοράς με μηδενική επιτάχυνση σε πεδίο βαρύτητας g είναι ισοδύναμη με τη Φυσική σε σύστημα χωρίς βαρύτητα, αλλά επιταχυνόμενο με Επιτάχυνση –g

ΑΣΘΕΝΗΣ (AAI): Φυσική Μηχανική mG=mIGravitational redshift, καμπύλωση τροχιάς του φωτός σε βαρυτικό πεδίο, εξάρτηση του ρυθμού των ρολογιών από το βαρυτικό πεδίο, κ.τ.λ.

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ

Lorentz

Maxwell

(α) Σέβονται την ΕΘΣ και έχουν το σωστό μή σχετικιστικό όριο

(β) Ακτινοβολία από επιταχυνόμενο φορτίο, περίθλαση, διάθλαση, φαινόμενο Hall, κ.τ.λ.

Η ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΣ ΒΑΡΥΤΗΤΑΣ ΚΑΤΑ EINSTEIN (ΓΘΣ)

(d2x/dt2 ≈ force ≈ -dΦ/dx)

(force ≈ -dΦ/dx)

(d2Φ/dx2 ≈ -ρM)

(α) Σέβονται την ΕΘΣ, την IΑΙ και έχουν τη θεωρία του Νεύτωνα σαν μή σχετικιστικό όριο(β) Ηλιακό σύστημα, μελανές οπές, βαρυτικά κύματα, ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

• Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας• Αρχή της Ισοδυναμίας - Εφαρμογές• Γεωμετρία σε Καμπύλους Χώρους• Η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας• Ο Χωρόχρονος έξω από Σφαιρικό Αστέρι• Μελανές Οπές• Κοσμογραφία• Το Καθιερωμένο Πρότυπο της Κοσμολογίας• Το Πληθωριστικό Κοσμολογικό Μοντέλο