FU:TFNSP0001 Relativ. Fyz .a astrofyzika I - Informace o předmětu
TFNSP0001 Relativistická fyzika a astrofyzika I
Fyzikální ústav v Opavězima 2020
- Rozsah
- 4/2/0. 8 kr. Ukončení: zk.
- Vyučující
- doc. RNDr. Jan Schee, Ph.D. (přednášející)
prof. RNDr. Zdeněk Stuchlík, CSc. (přednášející)
doc. RNDr. Jan Schee, Ph.D. (cvičící) - Garance
- doc. RNDr. Jan Schee, Ph.D.
Fyzikální ústav v Opavě - Rozvrh
- Út 11:25–14:40 SM-UF
- Rozvrh seminárních/paralelních skupin:
- Předpoklady
- (FAKULTA(FU) && TYP_STUDIA(N))
- Omezení zápisu do předmětu
- Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
- Mateřské obory/plány
- Částicová fyzika (program FU, TFYZNM)
- Počítačová fyzika (program FU, TFYZNM)
- Relativistická astrofyzika (program FU, TFYZNM)
- Cíle předmětu
- Předmět umožňuje studentům seznámit se s relativistickou fyzikou a astrofyzikou na pokročilejší úrovni, včetně souvisejícího matematického aparátu.
- Výstupy z učení
- Po absolovování předmětu bude student schopen:
- korektně matematicky formulovat relativisticlé fyzikální problémy
- řešit relativistické problémy
- řešit Einsteinovy rovnice v rámci Cartanovy formulace diferenciální geometrie - Osnova
- Hlavní témata předmětu jsou:
- Základy diferenciální geometrie. Varieta, souřadnice, křivka, vektory, tečný vektorový prostor, bázové vektory a 1-formy, tenzory. Vnější derivace a diferenciální formy. Konexe, paralelní přenos, kovariantní derivace, geodetika.
- Formy torze a křivosti, Cartanovy rovnice. Metrika a metrická konexe. Riemanův tenzor a jeho vlastnosti, Weylův tenzor.
- Tenzorová hustota, integrace v prostoročase, Stokesova věta, Levi-Chivitova věta, integrální tvar zákonů zachování energie a hybnosti, tenzor momentu hybnosti a spin. Fermiho-Walkerův přenos a tetrádový formalizmus.
- Lieova derivace a Killingovy vektory; symetrie prostoročasu.
- Heuristické odvození Einsteinových rovnic; odvození Einsteinových rovnic z variačního principu.
- Kovariantní formulace fyzikálních zákonů. Relativistická elektrodynamika, geometrická optika, hydrodynamika, termodynamika a kinetická teorie.
- Gravitační vlny. Lineární teorie gravitace. Slabá rovinná gravitační vlna a její vlastnosti.
- Generování gravitačních vln v lineární teorii, detekce gravitačních vln. Čela vln v přesné teorii, „Sandwichová” vlna. Petrovova klasifikace.
- Gravitační kolaps a černé díry. Schwarzchildova černá díra, Reissnerova-Nordströmova černá díra, Kerrova černá díra. - Pohyb testovacích částic v Kerrově prostoročase, Carterovy rovnice.
- Zákony termodynamiky černých děr, extrakce energie z rotující černé díry, Hawkingovo vypařování černých děr. Teorém o jednoznačnosti, „no-hair” teorém.
- Kerrova-Newmanova černá díra. Penrosovy-Carterovy diagram, Cauchyho horizont.
- Hlavní témata předmětu jsou:
- Literatura
- doporučená literatura
- Schutz, B. A First Course in General Relativity, 2nd ed Cambridge University Press, Cambridge, 2009
- C. W. Misner, K. S. Thorne, J. A. Wheeler:. Gravitation. Freeman, San Francisco, 1973. info
- Dvořák L. Obecná teorie relativity a moderní fyzikální obraz vesmíru, skriptum SPN, Praha, 1984
- Bičák J., Ruděnko V. N. Teorie relativity a gravitační vlny, skriptum UK, Praha, 1986
- S Chandrasekhar. The Mathematical Theory of Black Holes. Oxford University Press, 1998. info
- Straumann, N. General Relativity and Reativistic Astrophysics, Springet-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo 1984
- Kuchař K. Základy obecné teorie relativity. Academia, 1968. info
- Lightman A.P., Press W.H., Price R.H., Teukolsky S.A. Problem Book in Relativity and Gravitation. Princeton Univ. Press, Princeton, New Jersey, 1975. info
- Výukové metody
- Přednášky. Diskuse na danými problémy. Řešení zadaných úloh.
- Metody hodnocení
- ústní zkouška, zápočtový test (75%)
- Další komentáře
- Předmět je vyučován každoročně.
- Statistika zápisu (zima 2020, nejnovější)
- Permalink: https://is.slu.cz/predmet/fu/zima2020/TFNSP0001