相対論｜シラバス情報

科目授業名称（和文）　Name of the subject/class (in Japanese)

相対論

科目授業名称（英文）　Name of the subject/class (in English)

Theory of Relativity

授業コード　Class code

9962386

科目番号　Course number

62PHELE302

教員名

澤渡　信之

Instructor

開講年度学期

2024年度後期

Year/Semester

曜日時限

火曜3限

Class hours

開講学科・専攻　Department

創域理工学部　先端物理学科

Department of Physics and Astronomy, Faculty of Science and Technology

単位数　Course credit

2.0単位

授業の方法　Teaching method

講義

Lecture

外国語のみの科目（使用言語）　Course in only foreign languages (languages)

-

授業の主な実施形態　Main class format

① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

概要　Description

一般相対論は誕生以来100年を経過し，量子力学と並び現代物理学の根幹をなす重要な学問体系である。本講義では，相対性理論の基礎知識の習得を目的とし，初めて学ぶ学生を対象とした入門的講義を行う。窪田・佐々木の教科書に基づいて，特殊相対性理論の基礎から始めて，リーマン幾何学の概要を学び，重力場の方程式とその解（シュバルツシルドの解）導出，一般相対性理論の実験的検証までを目標とする。大学初年級程度の解析学と力学の予備知識があれば理解可能である。

目的　Objectives

電磁場および重力場に関する場の古典論の手法全般について学び，その詳細に通暁することで，数理科学に関する豊かな感性を養なうことができる。このことは，AIなど高度な数学を用いてデザインされた将来の社会活動において大きなアドバンテージを得ることになる。
本学科のディプロマ・ポリシーにある「あらゆるスケールの現象に法則性を見出し，さまざまな角度から物事を俯瞰して本質を見極める」力を身につける。また，同じくディプロマ・ポリシーにある「自分自身の力でさらなる真理の探究や応用研究ができる」ための能力を獲得することができる。

到達目標　Outcomes

特殊相対性理論の基礎や実験的な検証等から始める。引き続いてリーマン幾何学の概要と数学的な技法について学ぶ。重力場の方程式とその解（シュバルツシルドの解）を導出する。一般相対性理論のさまざまな実験的検証について学び，一般相対論の革新性とその妥当性について十分に理解する。

卒業認定・学位授与の方針との関係（学部科目のみ）

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/

履修上の注意　Course notes prerequisites

特になし。

アクティブ・ラーニング科目　Teaching type（Active Learning）

-

準備学習・復習　Preparation and review

指定された教科書やそのほかの参考書によって，事前に学習しておくことが講義の理解を助ける。
また，練習問題を自ら解くことは非常に良い復習になるため，課題は必ず提出することを推奨する。

成績評価方法　Performance grading policy

定期試験をもとに，レポート課題の結果を，満点を20点程度として試験結果に加点し評価する。
レポート課題の結果に関して，必要に応じて講義時間内に補足説明をする。

学修成果の評価　Evaluation of academic achievement

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

教科書　Textbooks/Readings

教科書の使用有無（有=Y , 無=N）　Textbook used(Y for yes, N for no)

Y

書誌情報　Bibliographic information

著書名：相対性理論 (裳華房テキストシリーズ—物理学)
著者：窪田高弘，佐々木隆
出版社：裳華房　
出版年：2001年1月25日
ISBN-10 ‏ : ‎ 4785320974
ISBN-13 ‏ : ‎ 978-4785320973

MyKiTSのURL（教科書販売サイト）　URL for MyKiTS(textbook sales site)

教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

参考書・その他資料　Reference and other materials

「相対性理論」佐藤勝彦著（岩波書店）

授業計画　Class plan

1.- 2．特殊相対性理論の基礎　　ガリレイ変換と物理法則　マイケルソン・モーレーの実験　ローレンツ変換ミンコフスキー空間

3.- 4. 特殊相対論的力学および電磁気学　　相対論的な運動方程式　質点のエネルギー
電磁気学の相対論的定式化　電磁場中での荷電粒子の運動　電磁場のエネルギーと運動量

5.- 6. 一般相対性理論の基礎　　一般共変性の要請　等価原理　エートベーシュの実験と等価原理の検証重力場による赤方偏移および光の湾曲

7.- 10. 　リーマン幾何学　　曲がった空間の幾何学　スカラー, ベクトル, テンソル
共変微分と接続係数　測地座標系　平行移動　測地線　曲率　簡単な例

11.- 12. 重力場の方程式　　重力場中での質点の運動=測地線　アインシュタイン方程式=重力場の方程式　アインシュタイン・ヒルベルトの作用原理　シュバルツシルドの解=静的中心対称の重力場　事象地平面

13.- 14. 　一般相対性理論の実験的検証　　水星の近日点前進　光の湾曲　スペクトル線の赤方偏移, 時間の遅れ

15. 到達度評価

進行状況により､適宜題材を選択する。

授業担当者の実務経験　Work experience of the instructor of the class

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教育用ソフトウェア　Educational software

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備考　Remarks

進行状況により､適宜題材を選択する。

授業でのBYOD PCの利用有無　Whether or not students may use BYOD PCs in class

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授業での仮想PCの利用有無　Whether or not students may use a virtual PC in class

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