Astrophysik - wie fange ich an mich einzuarbeiten?

Sinusch · Gast

Meine Frage:
Hey ihr Lieben,

bin eigentlich Ingenieurin und interessiere mich nun schon länger für den Fachbereich Astrophysik. Nur ich stoße dabei irgendwie immer an meine Grenzen, da ich in meinem Studium meines Erachtens lediglich die physikalischen Grundlagen gelernt habe. Das heißt Quantenmechanik, - dynamik und gravitation habe ich 0,0 Ahnung von. Bei der Fülle an Informationen fällt es mir schwer einen Anfang zu finden sich auch mathematisch mit der Thematik auseinandersetzen zu können. Derzeit versuche ich dieses Buch hier zu verstehen: https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-662-55467-8 aber ich möchte ehrlich sein: manchmal werden da Gleichungen vorausgesetzt (Einsteinsche Feldgleichungen) von denen ich wieder keine Ahnung habe . Es wäre super von euch wenn ich ein paar Tips bekäme wo ich anfangen könnte.

LG
Sina :)

Meine Ideen:
steht oben Augenzwinkern

Corbi · Anmeldungsdatum: 17.07.2018 Beiträge: 296

Ich weiß nicht wie sehr du in deinem Studium mit theoretischer Mechanik vertraut geworden bist aber ich denke es ist der einzig vernünftige Einstieg in die Astrophysik. Ich persönliche finde da das Buch von Nolting (Grundkurs theoretische Physik 1) sehr gut. Im ersten Kapitel werden dabei alle notwendigen mathematischen Methoden erklärt und im zweiten Kapitel geht es dann um die Mechanik von Punktmassen, was darin gipfelt die Planetenbahnen im Newtonschen Gravitationspotential zu berechnen. Im 3. Kapitel geht es dann um die Mechanik von Mehrteilchensystemen, was in der Astrophysik auch eine große Rolle spielt.
(Das Buch gibt es eigentlich in jeder Uni-Bibliothek)

Corbi · Anmeldungsdatum: 17.07.2018 Beiträge: 296

Du kannst in der Astrophysik schon wirklich sehr viel mit Newtonscher Gravitation anfangen aber wenn du dich näher für Gravitation interessierst solltest du dich mit der ART vertraut machen in der die Gravitation dann durch die Einsteinschen Feldgleichungen beschrieben wird. Das ist auf jeden fall ein größeres Projekt und davor solltest du gute Kenntnisse in theoretischer Mechanik und Spezieller Relativtitätstheorie (da kann ich auch das Buch von Nolting empfehlen) haben.

QM spielt erstmal keine Rolle.

masterpie · Anmeldungsdatum: 13.11.2019 Beiträge: 408

Ich denke, das die erforderliche Mathematik das wesentliche "Hilfsmittel" für Dein Vorhaben ist. Die Physikbücher bauen in unterschiedlichem Umfang auf der Mathematik auf. Wenn man mit dem Mathekurzkurs bei Nolting gut klar kommt, dann diesen verwenden.
Ansonsten gibt es etliche umfangreichere Mathebücher (die ausführlicher erklären ohne aus dem Leser gleich einen Mathematiker zu machen) für Studienbeginner. Ich kann z.B. "Rechenmethoden für Studierende der Physik im ersten Jahr" von Markus Otto empfehlen. Wenn Dir dort Kapitel begegnen, die schon bekannt sind, dann kann man diese ja überspringen. Ansonsten sind alle relevanten Themen enthalten und einige Beispielaufgaben aus der Physik ebenfalls.

Ohne Vektorrechnung, lineare Algebra wird es mit den Physikaufgaben nicht klappen. Spätestens für die ART wirst Du die Tensorrechnung brauchen. Dafür schafft das Kapitel Indexrechner bei Otto gute Grundlagen. Natürlich ist das Butter und Brot-Thema des Physikers die Differentialgleichung. Dazu sollte man vorher mit Differential- und Integralrechnung klar kommen und die komplexen Zahlen sollten die erste Einstiegstufe abrunden.
Danach wird es erst mal richtig interessant. Mit Vektoranalysis werden die Grundlagen für die weiteren Themen geschaffen und für die Astrophysik wird Fourier-Analysis auch wichtig sein. Die abschließenden Kapitel sind den Anwendungen in der Mechanik und der Elektrodynamik gewidmet. Damit sollten gute Grundlagen vorhanden sein, sich mit Relativitätstheorien zu beschäftigen. Die Spezielle RT (SRT) setzt nicht obiges gesamtes Wissenspaket voraus, da zu Beginn nicht gleich die tensoriell formulierte SRT notwendig wird. Später bei der ART ist Tensorrechnung und einiges mehr unumgänglich (auch wenn Bücher mit alternativer mathematischer Behandlung verfügbar sind). Gleich mit Astrophysik von Spatscheck einsteigen wird kein Erfolg werden. Ansonsten kann es einige Jahre dauern, bis man sich das Wissen angeeignet hat - je nach Vorkenntnisstand. Vorlesungen und überhaupt ein entsprechendes Studium sind dabei die beste Unterstützung.

Gruß, Masterpie