2009年度前期の琉球大学理学部物質地球科学科物理系の講義「相対論」の講義録です。1回の講義(月曜日2限)ごとにその日の内容をまとめて夜に更新します。
過去の講義録は以下の通り。
赤字で書かれているのは授業中などに追加したコメントなどです。緑字は学生からの質問など。その日の授業の最後には感想や質問を書いてもらいますが、その内容およびそれに対する解答を各日の講義録の最後につけます。
昨年度講義のテキストのPDF版はここにあります。
*自習の為のチェックリストを作りました。参考にしてください。
2009.4.20 第1回
# 第1章 はじめに---なぜ相対論が必要なのか? * 1.1 「相対論的」考え方 * 1.2 電磁気学での「絶対空間」 * 1.4 相対論の必要性
2009.4.27 第2回
# 第2章 座標変換と運動方程式 * 2.1 座標系と次元 * 2.2 1次元空間の座標変換 * 2.3 速度、加速度のガリレイ変換と運動方程式の不変性 * 2.4 「慣性系」の定義 * 2.5 光の伝搬とガリレイ変換
2009.5.11 第3回
* 2.6 絶対空間に対するマッハの批判 * 2.7 2次元の直線座標の間の変換
2009.5.18 第4回
* 2.8 テンソルを使った表現 * 2.9 章末演習問題 # 第3章 電磁気学の相対性 * 3.1 電磁波は静止できるのか?
2009.5.25 第5回
* 3.2 電磁誘導の疑問 * 3.3 マックスウェル方程式をガリレイ変換すると? * 3.4 エーテル---絶対静止系の存在 * 3.5 ヘルツの方程式の実験との比較
2009.6.1 第6回
* 3.6 ローレンツの考えからアインシュタインの相対性理論へ * 3.7 マイケルソン・モーレーの実験 * 3.8 古い意味のローレンツ短縮 * 3.9 現代における光速度不変 * 3.10 章末演習問題 # 第4章 光速度不変から導かれること * 4.1 同時の相対性
2009.6.8 第7回
* 4.2 光速度不変から導かれること---ウラシマ効果 * 4.3 x-ctグラフで見るローレンツ変換
2009.6.15 第8回
* 4.4 ローレンツ変換の数式による導出
2009.6.22 第9回
* 4.5 行列およびテンソル式で書くローレンツ変換 * 4.6 一般的方向へのローレンツ変換 * 4.7 章末演習問題 # 第5章 ローレンツ変換と物理現象 * 5.1 (新しい意味の)ローレンツ短縮 * 5.2 速度の合成則 * 5.3 フィゾーの実験の解釈 * 5.4 相対論的因果律 * 5.5 ドップラー効果
2009.6.29 第10回
# 第6章 ミンコフスキー空間 * 6.1 4次元の内積 * 6.2 世界線の長さと固有時 * 6.3 4元ベクトルの前に:3次元ベクトルの回転の復習
2009.7.6 第11回
* 6.4 4元ベクトル * 6.5 章末演習問題 * 第7章 相対論的力学 o 7.1 不変性と共変性 o 7.2 ニュートン力学を相対論的に再構成する o 7.3 4元速度
2009.7.13 第12回
* 7.4 4元加速度、4元運動量と4元力 * 7.5 質量の増大? * 7.6 運動量・エネルギーの保存則 * 7.7 質量とエネルギーが等価なこと
2009.7.27 第13回
* 7.8 電磁場に関するパラドックス * 7.9 章末演習問題
2009.8.3 第14回
* 第8章 パラドックス * 8.1 双子のパラドックス * 8.2 2台のロケットのパラドックス * 8.3 ガレージのパラドックス * 8.4 章末演習問題