相対性理論	( 2単位)
The Theory of Relativity
担当教員 配当年次 開講学期 教授　 林青司 助手　 坂本 眞人 3 後期

授業のテーマと目標

相対性理論は量子力学と並んで現代物理学の根幹を成す理論体系である. 基礎的な 事項から初めて出来る限り体系的に解説し, 相対性理論の概念の理解および初等的 な応用を可能にすることを目標とする.

授業の内容と計画(予定)

1. 相対性理論とは？
1−1. 相対性理論の位置付け
1−2. 相対性理論を学ぶ前に
1−3. ガリレイの相対性とアインシュタインの相対性
1−4. ガリレイ変換とローレンツ変換
1−5. 現代物理の観点
2. ニュートン力学とガリレイ変換
2−1. ニュートン力学と対称性
2−2. ガリレイ変換
2−3. 不変性から運動方程式へ
3. マックスウェル方程式と相対性
3−1. マックスウェル方程式と電磁波の波動方程式
3−2. 電磁波の波動方程式とガリレイ変換
3−3. 電磁波の一次元波動方程式の一般解
3−4. マックスウェル方程式と相対性
4. 特殊相対性理論の基礎
4−1. ローレンツ変換の導出（特別な場合）
4−2. 同時刻の概念
4−3. ローレンツ収縮
4−4. 時計の遅れ
4−5. 速度の変換則
4−6. 相対論的ドップラー効果
4−7. 双子のパラドックス
4−8. 一般のローレンツ変換
4−9. ミンコフスキー時空
5. 相対論的不変性と共変性
5−1. ベクトル空間の基底と計量
5−2. 基底, ベクトルの成分および計量の変換性
5−3. 共変性と反変性
5−4. 空間回転
5−5. ローレンツ変換
5−6. スカラー, ベクトルおよびテンソル
5−7. 重要なスカラーとベクトルの例
5−8. 相対論的不変性と共変性
6. 相対論的運動学
6−1. 運動量とエネルギー
6−2. 力の定義と相対論的運動方程式
6−3. エネルギー・運動量の保存
6−4. 質量を持たない粒子の速度
7. マックスウェル理論の相対論的構造
7−1. マックスウェル方程式の相対論的共変性
7−2. ローレンツ力と荷電粒子の相対論的運動方程式
7−3. 最小作用の原理と相対論的不変性

成績評価方法

宿題、中間・期末試験を総合して判定する。

教科書

特になし。

参考書

内山龍雄訳・解説「アインシュタイン相対性理論」岩波文庫
風間洋一著「相対性理論入門講義」培風館
オックスフォード物理学シリーズ１０「特殊相対論」丸善
内山龍雄著「相対性理論」岩波全書
ランダウ・リフシッツ著「場の古典論」東京図書
S.Weinberg「Gravitaion and Cosmology」Wiley

学生へのメッセージ

アインシュタインが相対性理論に至った思考過程は、未だに色あせることはない。 この講義を通じて現代物理学への興味を持ってもらえたなら、望外の喜びである。

その他

オフィスアワー: 時間帯は特に指定しない..

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