2024
年度
後期
理工学部
理工学科
日英区分:
日本語
相対性理論
Theory of Relativity
３年・後期
時間割コード
科目分野
昼夜
616215D
物理学
昼間
ナンバリング
選必区分
PHYS3100JSMN
選択
シラバス用カリキュラム関連
実務経験のある教員による授業
授業形態
メディア授業
単位数
曜日・講時
講義
－
2
火3～4
担当教員（ローマ字表記）
対象学生
井澤 健一 [Kenichi Izawa]
自然科学コース
ヘッダ固定
授業のタイプ（英語科目）
授業の目的
自然界における光の振る舞いは，200年以上もの間さまざまな検証に耐えてきたニュートン力学の自然観を根底から覆した．その結果得られた描像の一つが相対性理論である．専門的な観点から，その原理的な構成を概観し，自然を記述する時間と空間について考える．物理の諸法則を相対性理論にそって考察することを通じて，自然における法則性の認識を深め，その帰結について理解する．
授業の概要
相対性理論は、それ以前の時間や空間についての考え方に大きな変革をもたらし、さらに宇宙の発展を理解する上で大きな役割を果たしている。このうちの特殊相対性理論について、どの慣性系からの観測に関しても物理法則は変わらないという特殊相対性原理を導入し、その原理から導かれる距離の収縮や時間の伸びについて講義する。また、相対性理論によって、力学と電磁気学がはじめて統合されることを解説する。最後にこの特殊相対論を更に拡張した一般相対性理論の基本的な構成を紹介する．
キーワード
慣性系, ガリレイ変換, 光速不変性, ローレンツ変換, ミンコフスキー時空, 相対論的力学, 等価原理
先行／科目
科目1
時間割コード
616201D
必要度
1.0
科目名
力学[Mechanics]
科目2
時間割コード
616202D
必要度
1.0
科目名
電磁気学１[Electromagnetism 1]
科目3
時間割コード
616203D
必要度
1.0
科目名
電磁気学２[Electromagnetism 2]
関連／科目
到達目標
物理学における世界観・自然観を大きく変えたアインシュタインの相対性理論(特殊および一般相対性理論)の基本的な構成を理解する。それに基づいて、実際に距離の収縮や時間の伸びに関する簡単な計算が出来るようになる。
授業の計画
相対性理論の概要
ユークリッド空間と座標変換
マイケルソン-モーリーの実験
慣性座標系とガリレイ変換
ニュートン力学の基本法則
特殊相対性理論の基本原理
ローレンツ変換
長さや速さの変換則
時空距離と固有時間
ミンコフスキー時空と４元ベクトル
エネルギー・運動量の相対論的関係
相対論的な力学
共変・反変ベクトル
電磁気学の共変形式
一般相対性理論の基本原理
総括授業
教科書
参考書
参考書1
ISBN
9784000298698
書名
相対性理論
著者名
中野董夫
出版社
9784000298698
出版年
2017
備考
2900円
教科書・参考書に関する補足情報
参考書は一例であり、上記は準教科書として挙げるが、これに限定する意図はない。
成績評価方法・基準
詳細な説明を要する専門的な内容のレポート作成の結果で評価する。
再試験の有無
無
受講者へのメッセージ
先行科目の力学や電磁気学に関しては、そこで用いられるような数式を活用して相対性理論の説明が展開されるので、数式の表す表現内容の把握に努めておくようにして下さい。 授業は理論物理学の専門的な内容を数理的に展開するものになります。
WEBページ
学生用連絡先
匿名アクセスではこの情報は閲覧できません。
学生開示用メールアドレス
匿名アクセスではこの情報は閲覧できません。
オフィスアワー
授業当日の昼12時から12時半，及びメール等で事前に都合の確認をして可能であれば随時.
オンラインオフィスアワー
実務経験
備考
３年生以上のみが受講可能です。上級学年科目としての履修はできません。
ＪＡＢＥＥ合格
学習教育目標との関連
教免科目
本授業科目は高等学校教諭一種免許状（理科）・中学校教諭一種免許状（理科）の算定科目に該当する．
授業の使用言語
準備学修に必要な時間の目安等
授業を受ける際には，2 時間の授業時間毎に2 時間の予習と2 時間の復習をしたうえで授業を受けることが，授業の理解と単位修得のために必要である．
ページの先頭へ