現代物理学概論（前・木３）

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

現代物理学概論（前・木３）

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

Introduction to Modern Physics

授業コード　Class code

99K1332

科目番号　Course number

L1NATURb23

教員名

菅井　肇

Instructor

Hajime Sugai

開講年度学期

2026年度前期

Year

2026年度

Semester

①First semester

曜日時限

木曜3限

Class hours

Thursday, 3rd period

開講学科・専攻　Department

理学部第一部　経営学部（一般教養科目）

Faculty of Science Division Ⅰ

A course of liberal arts, the School of Management

単位数　Course credit

2.00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

物理は20世紀初頭より特に発展したが、これらに関し、下記の項目でわかりやすく説明する。物理学は難しいものととらえられがちであるが、極微の世界とか、その応用、相対性理論、宇宙論などと興味にあふれるものである。これらにつき、この授業で伝えられればと考えている。数式をできるだけ省き、現代物理学を説明する。高校で物理を履習しなかった人も聞けるようにしたい。

目的　Objectives

現代物理学は、特に近年、大きく変化しつつある領域である。その変化の大きさは目の見張るものがある。例えば、陽子や中性子などの発見を経て原子の姿が明確になる一方、さらに究極の粒子であるクオークの存在が考えられ、確かめられていった。また特殊相対性理論は早くから認められていたが、一般相対性理論で考えられた、ブラックホールも確認され、最近、ブラックホール同士の衝突による重力波の直接の検出も行われた。相対性理論は、GPSなど身近なものにも応用されている。量子力学におけるトンネル効果もセンサー、計測器などに応用されている。今後共、大きく変化していくことは言うまでもない。このような状況で現代物理学は、いろいろな分野で重要となる。
　以上の状況を鑑み、幅広く現代物理学を俯瞰できるようになることを目的とする。実験事実を素直に捉えて論理的に新しい概念を創り出すことにより発展してきた現代物理学の姿を目の当たりにすることにより、広い視野、多元的・複眼的に自然・人間・社会を俯瞰できる能力、論理的・批判的思考力を養う。

到達目標　Outcomes

次のような内容により、現代物理学を幅広く俯瞰できるようにする。
１．粒子の究極の構造が理解できる
２．量子力学のシュレディンガー方程式より導かれるトンネル効果などを理解し、その自然界における現象や工学的応用などが理解できる。シュレディンガー方程式の解法の理解は必ずしも必要としない
３．特殊相対性理論、一般相対性理論がどのように導かれ、その現象や応用が理解できる
４．宇宙の膨張や年齢などの宇宙論の概要が理解できる

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

高校で物理の授業を受けたことを条件としないが、熱心に受講すること。
分からないところは授業中に質問する、または授業終了後、遠慮なく訊きに来ること。

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

資料が配布された場合は前もって読んでおき、授業内容をよく把握しておくこと。分からないときには、授業中に質問、または授業終了後に訊きにくること。

成績評価方法　Performance grading policy

毎回の講義の最後で行う内容確認小テスト（５０％）および最後の講義に行う達成度評価試験（５０％）の合計点で評価する

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)

N

書誌情報　Bibliographic information

-

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://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

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

参考書・その他資料　Reference and other materials

なし

授業計画　Class plan

1. イントロダクション

講義全体を通した概略と授業の進め方について

2. 物質の生成

ビックバン・星形成・超新星爆発

3. 究極の粒子

究極の粒子は陽子・中性子などではなく、クォーク、レプトン、ゲージ粒子、ヒッグス粒子

4. 　　〃　　　　　　　

粒子の衝突、崩壊

5. 量子力学

シュレディンガー方程式の紹介とその簡単な解法

6.トンネル効果

トンネル効果とトンネル顕微鏡などの工学的応用、自然現象におけるトンネル効果など

7. 超伝導

超伝導電磁石のリニア新幹線、医学分野、加速器などへの応用

8. 原子核エネルギー

原子核の結合エネルギー、核分裂、核融合によるエネルギーの取り出し、核融合におけるトンネル効果など

9. 特殊相対論

慣性系で成り立つ特殊相対論がマイケルソン・モーレーの実験結果から導かれたことの説明。特殊相対論から導かれる種々の関係式質量とエネルギーが同等であることを導く

10. 一般相対論

加速度系で成り立つ一般相対論。重力による時間の遅れ、赤方偏移、重力レンズ

11. 　　〃　　　　　　

シュバルトシルト半径、事象の地平線、重力波の検出など

12. 相対性理論の応用

GPSにおける応用、がん治療における加速器の利用や、加速器から放射されるシンクロトロン光の微細加工への応用

　　　　　　　　　　　　　　　　　
13. 天文学的距離の測定および宇宙論

近い星や系外銀河の距離の測定、ハッブルの法則

14. 　　〃　

宇宙の膨張、宇宙の年令、宇宙の大きさ

15. 達成度評価試験とその解説

授業内容の理解度の評価とその解説

担当教員の実務経験とそれを活かした教育内容　Work experience of the instructor

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教育用ソフトウェア　Educational software

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備考　Remarks

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

N

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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シラバス情報