Klassische Mechanik

Braucht die Welt ein weiteres Buch zur Einführung in die klassische Mechanik? Angesichts der zahlreichen verfügbaren einschlägigen Werke und der vielen erfolgreichen Lehrbuchreihen zur theoretischen Physik fällt es schwer, diese Frage rückhaltlos zu bejahen. Dennoch sollte man dieses Lehrbuch von John R. Taylor nicht unbesehen zur Seite legen, denn es ist gut geschrieben und verdient es, Leser zu finden.

Der Autor ist Physikprofessor an der University of Colorado in Boulder und engagiert sich besonders in der Lehre und der öffentlichen Verbreitung physikalischen Wissens. Er ist bereits durch ein sehr erfolgreiches Lehrbuch zur Fehleranalyse hervorgetreten, das auch auf Deutsch erschienen ist. Die umfangreiche didaktische Erfahrung seines Autors merkt man dem vorliegenden Buch an. Es umfasst knapp 900 Seiten und ist in zwei Teile mit 16 Kapiteln untergliedert. Der Teil „Grundlagen“ beginnt mit den Newtonschen Bewegungsgesetzen, Impuls, Drehimpuls, Energie und Schwingungen. Daran schließen sich fortgeschrittenere Themen an: Variationsrechnung, Lagrange-Formalismus, Zentralkraftproblem, Nichtinertialsysteme, Rotationsbewegung, gekoppelte Oszillatoren. Der zweite Teil „Weiterführende Themen“ umfasst eine breit gestreute Themenvielfalt: Nichtlineare Dynamik/Chaos, Hamilton-Formalismus, Streutheorie, Spezielle Relativitätstheorie und Kontinuumsmechanik.

Alle diese Themen stellt Taylor ausführlich und gut verständlich vor. Die benötigte Mathematik wird auf dem Wege mit entwickelt, wobei naturgemäß manche Feinheiten verloren gehen. Will man den Autor kritisieren, dann vielleicht dafür, dass er zu umständlich vorgeht. Manche der Erklärungen sind recht wortreich; derselbe Sachverhalt wird in ähnlichen Worten mehrfach erklärt, ohne dass dies zum Verständnis wirklich notwendig wäre. Doch hier kommt es letztlich auf den Leser an: Manchen wird dieser Stil vielleicht abschrecken, aber andere mögen davon profitieren.

Wie jedes gute Lehrbuch enthält Taylors Werk viele Übungsaufgaben, insgesamt 744, sowie 87 Beispiele. Die Aufgaben sind in drei Schwierigkeitsklassen eingeteilt. Für einen Teil der Aufgaben mit ungerader Nummer sind kurze Lösungen angegeben. Zusätzlich ist ein Lösungsbuch (als E-Book) käuflich zu erwerben. Die Aufgaben eignen sich gut zur Vertiefung des Stoffs, auch wenn ich sie teilweise als etwas zu schematisch empfinde. Eine Besonderheit des Buchs sind die insgesamt 50 Aufgaben, die der Leser mit Computerhilfe lösen soll. Es ist sehr sinnvoll, die Studierenden frühzeitig an die Nutzung von Computeralgebra-Systemen (wie Maple, Mathematica, Matlab) heranzuführen.

Buchgestaltung und Typographie sowie die Übersetzung sind auf hohem Niveau. Bedauerlich ist nur, dass das charmante Umschlagfoto der amerikanischen Originalausgabe durch eine eher schlichte Computergrafik ersetzt wurde.

Zusammenfassend stellt Taylors Mechanik-Buch eine willkommene Bereicherung auf dem Lehrbuchmarkt dar. Es ist gut gegliedert und verständlich geschrieben und eignet sich zum Gebrauch in Vorlesungen wie auch zum Selbststudium. Der Theoretiker wird vielleicht einige seiner Steckenpferd-Themen vermissen (z. B. Hamilton-Jacobi-Theorie, Poisson-Klammern); andererseits ist das Thema nichtlineare Dynamik nicht in allen der Standard-Mechanikbücher anzutreffen.

Dr. Joachim Reinhardt, Institut für Theoretische Physik, Goethe-Universität Frankfurt am Main