välja och tillämpa metoder på problem inom Differentialgeometri, Speciell relativitetsteori och Allmän relativitetsteori
redovisa och motivera lösningar av uppgifter med hjälp av relevanta begrepp och tydliga resonemang
Kursinnehåll
Del A: Differentialgeometri Mångfalder och koordinatsystem. Tangentvektorer. Tensorer. Metriken och linjeelementet. Rumtider. Kommutatorn. Liederivata. Kovariant derivata. Förbindelser. Christoffelsymboler. Geodetiska koordinater. Parallelltransport. Geodeter. Riemann-, Ricci-, Weyl- och Einsteintensorn. Symmetrier. Integrabilitet och platta rumtider. Variationskalkyl och geodeter. Isometrier och Killingvektorer. Del B: Speciell relativitetsteori Tröghetssystem. k-kalkyl. Addition av hastigheter. Samtidighet. Lorentztransformationen, längdkontraktion och tidsdilatation. Egentid. Hastighets- och accelerationstransformationerna. Medföljande system och likformig acceleration. Relativistisk mekanik, relativistisk massa och rörelsemängd. Energi. Dopplereffekt. Energirörelsemängdstensorn. Stoft och ideala fluider. Elektromagnetism. Del C: Allmän relativitetsteori Fysikaliska principer. Geodetisk deviation. Einsteins ekvationer i vakuum. Svaga fält. Partikelrörelse. Lineariserade fältekvationerna. Einsteins ekvationer med materia. Fältekvationernas struktur. Kosmologiska konstanten. Stationära och statiska rumtider. Sfärisk symmetri. Schwarzschildlösningen. Planetrörelse enligt Newton och Einstein. Merkurius perihelieförskjutning. Ljusavböjning. Rödförskjutning. Tidsfördröjning. Singulariteter och svarta hål. Gravitationsvågor. Relativistisk kosmologi. Robertson-Walkers linjeelement. Friedmanns ekvation.
Förutsättningar
Vektoranalys, Mekanik.Utöver dessa formella förkunskapskrav behövs stor 'matematisk mognad'. Därför är det en fördel att ha läst en eller flera mer avancerade kurser i matematik och teoretisk fysik t ex komplex analys, differentialgeometri, funktionalanalys, kosmologi och/eller analytisk mekanik.