現代物理学特論 （博）

Advanced Lectures in Modern Physics （博）

99KTD12

L3LBART528

宇津　栄三

Eizo UZU

2024年度前期

2024 First Semester

金曜2限

Friday 2nd. Period

理学研究科　応用物理学専攻（一般教養科目）、工学研究科（一般教養科目）、先進工学研究科（一般教養科目）

A course of liberal arts, the Department of Applied Physics, Graduate School of Science
A course of liberal arts, the Graduate School of Engineering
A course of liberal arts, the Graduate School of Advanced Engineering

2.0単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

特殊相対性理論について講義形式の授業を行う．
高度なテンソル算に深入りするのではなく，日常とは異なる物理現象をイメージすることに主眼を置く．

なお，この授業は履修希望者が多い場合(上限110人)，学部教養の授業の規定に準じて抽選により履修者数を制限する．
そのため，
・抽選により履修者数が確定するまで(最初の2回程度)の講義はLETUS上で動画の配信により行う(すなわちオンライン授業(非同期))．
・履修者数の確定後は対面授業を基本とする．
という形式で授業を行う．


Lecture on special relativity.
The focus is on imagining physical phenomena that are different from everyday life, rather than going deep into advanced tensor calculations.

If there are a large number of applicants for this course (up to 110), the number of students will be limited by lottery, according to the regulations for undergraduate liberal arts courses.
The lessons therefore take the form of:
・Lectures will be video streamed to LETUS (i.e., online (asynchronized remote) format) until the number of students is determined by lottery (i.e., the first two lectures).
・The on-site class will be held after the number of students is determined.

自分の研究活動に物理学の考え方や方法論をおうようすることができるようになる．
工学系の「どうすれば」という観点に「なぜ」の観点を取り入れることにより，考察の幅を広げる．
それを研究課題発見の一助とする．

To be able to apply the ideas and methods of physics to your own research activities.
Incorporate the "why" into the "how" of engineering thinking to broaden the scope of consideration.
The student will be able to utilize this scope in finding research problems.

特殊相対性理論を数学的にも視覚的にも理解し，それを他者に説明できるようになる．

Understand special relativity mathematically and visually and be able to explain it to others.

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/​​​

・動画の「履修上の注意」や「レポートの書き方」を軽視して単位を落としたりしないように．
・遅刻レポートは受け取らないので，気をつけるように．

・Do not lose credits by disregarding the "Course Notes" and "How to Write a Report" videos.
・Please note that late reports will not be accepted.

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特殊か一般を問わず相対論に関わる疑問をまとめ，また，それらに対する解答を調べておく．
特殊相対論に関わる疑問については，もし授業中に話が出なければ質問してくれるとうれしい．

Summarize questions about relativity, whether special or general, and explore the answers.
The teacher will be happy for you to ask any questions about special relativity in class if they are not discussed.

半期の間に2回の課題を課し，この授業の成績はそれらの評価を総合して付ける．
課題はLETUSに掲示する．
提出先もLETUSで，ワープロソフトやTeX等を使ってレポートを作成すること．ファイルの形式は pdf (または word)に限る．
遅刻レポートは受け取らないので，提出期限に注意すること．
剽窃チェックを行う．

Two assignments will be given during the semester, and the grade for this course will be based on these evaluations.
The assignments will be posted on LETUS.
Reports should also be submitted to LETUS and should be written using word processing software, TeX, etc. The file format must be pdf (or word).
Late reports will not be accepted, so please be aware of the deadline.
Plagiarism checks are performed.

・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

N

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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/

「(物理テキストシリーズ8) 相対性理論」，内山龍雄 著，岩波書店
「(物理の考え方5) 相対性理論の考え方」，砂川重信 著，岩波書店
「アインシュタインの時間 — 解き明かされる相対性理論のパラドックス」，前田恵一 著，ニュートンプレス(絶版)
「(物理学選書 15) 一般相対性理論」，内山龍雄 著，裳華房

1. はじめに
2. 光速の測定の歴史
3. Michelson-Morleyの実験
4. 「相対性原理」と「光速度不変の原理」
5. ローレンツ変換の導出
6. ローレンツ収縮と時間の遅れ
7. 時空図の詳解
8. 「ローレンツ収縮と時間の遅れ」の詳解
9. 時空図を描いてみた
10. ドップラー効果
11. 速度の合成
12. 双子のパラドクス
13. 固有時間
14. 速度と加速度
15. 運動量とエネルギー

1. Introduction
2. History of measurements of light speed
3. Experiments by Michelson and Morley
4. Principle of relativity and invariance of light speed
5. Derivations of the Lorentz transformations
6. Length contraction (Lorentz contraction) and time dilation
7. Detailed explanation of the space-time diagram
8. Detailed explanation of "Length contraction (Lorentz contraction) and time dilation"
9. Draw space-time diagrams
10. The Doppler effect
11. A velocity-addition formula
12. The twin paradox
13. Proper time
14. Velocity and acceleration
15. Momentum and Energy

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特になし

Nothing special.

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