Vorbemerkung 7

1. Raum, Zeit, Materie 9
1.1 Ausdehnung und Abstandsmaß 10
1.2 Veränderung und Zeitmaß 13
1.3 Materie und Masse 17
1.4 Newtonsche Mechanik 19

2. Die Relativität der Bewegung 23
2.1 Relativitätsprinzip der Mechanik 23
2.2 Spezielle Relativitätstheorie 27
2.3 Raum-Zeit-Diagramm 29

3. Gleichzeitigkeit und Kausalität 33
3.1 Uhrenvergleich 34
3.2 Kausalität 36

4. Folgen für die Physik 38
4.1 Längenkontraktion und Zeitdilatation 38
4.2 Dopplereffekt und Zwillingsparadoxon 40
4.3 Masse und Energie 43

5. Empirische Belege für die Spezielle Relativitätstheorie 46

6. Die Geometrie der Raum-Zeit 50
6.1 Der Minkowski-Raum 51
6.2 Anwendungen der Raum-Zeit-Formulierung 53

7. Trägheit und Schwere 56
7.1 Die Machsche Idee 57
7.2 Das Potential von Schwere und Trägheit 58

8. Gravitation und Geometrie 60
8.1 Verallgemeinerung der Minkowski-Metrik 60
8.2 Riemannsche Geometrie 62

9. Krümmung und Materie 65
9.1 Äußere und innere Krümmung 65
9.2 Krümmung und Energie der Materie 69

10. Beobachtungen im Planetensystem 72
10.1 Gravitationsrotverschiebung 72
10.2 Lichtablenkung 73
10.3 Merkurperiheldrehung 76

11. Relativistische Astrophysik 78
11.1 Schwarze Löcher 78
11.2 Gravitationswellen 82

12. Milchstraßen und Kosmologie 87
12.1 Was wir vom Kosmos erfahren 88
12.2 Grundannahmen der kosmologischen Modellbildung 94
12.3 Das Standardmodell 95
12.4 Ausblick 99

13. Symbole und Abkürzungen 101

14. Mathematischer Anhang 102

15. Weiterführende Literatur 106

16. Register 108