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 助教 坂本 眞人 2 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. 基本的な概念及び基礎的な事項から 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. 相対性理論を学ぶ前に
1−1. 相対性理論の位置付け
1−2. 授業の流れ
2. ニュートン力学と対称性/不変性
2−1. ニュートンの運動方程式の持つ対称性/不変性
2−2. 対称性/不変性から法則へ
3. ガリレイの相対性原理とアインシュタインの相対性原理
3−1. 時間の一様性
3−2. 空間の一様性
3−3. 空間の等方性
3−4. 相対性原理
3−4. 絶対時間 vs 光速度不変の原理
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. 時計の遅れ
4−4. ローレンツ収縮
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

レポート, 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

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
内山龍雄訳・解説「アインシュタイン相対性理論」 岩波文庫

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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