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相対論(2004年)講義録

2004年度前期の琉球大学理学部物質地球科学科の講義「相対論」の講義録です。1回の講義(火曜日3限)ごとにその日の内容をまとめて夜に更新します。

 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(場合によっては小テストを兼ねる)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。

第1回 2004.4.13
 第1章 なぜ相対論が必要なのか?
  1.1 「相対論的」考え方
  1.2 電磁気での「絶対空間」(途中まで)

第2回 2004.4.20
  1.2 電磁気での「絶対空間」(続き)
 第2章 座標系の変換と運動方程式
  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(途中まで)

第3回 2004.4.27
  2.4 2次元の直線座標の間の変換

第4回 2004.5.11
  2.4 2次元の直線座標の間の変換(続き)
  2.5 運動方程式を不変にする3次元の座標変換(省略)
  2.6 絶対空間に対するマッハの批判
  2.7 この章で考えた座標変換と、「慣性系」の定義
  2.8 光の伝播とガリレイ変換
 第3章 電磁気学の相対性
  3.1 電磁波に関する疑問

第5回 2004.5.18
  3.2 マックスウェル方程式をガリレイ変換すると?

第6回 2004.5.25
  3.3 マイケルソン・モーレーの実験
  3.4 ローレンツ短縮
  3.5 現代における光速度不変

第7回 2004.6.1
 第4章 光速度不変から導かれること
  4.1 同時の相対性

第8回 2004.6.8
   4.1 同時の相対性(続き)
   4.2 ウラシマ効果

第9回 2004.6.15
 第5章 パラドックス
   5.1 双子のパラドックス
   5.2 2台のロケットのパラドックス
   5.3 ガレージのパラドックス
(集中講義で抜ける学生が何人かいたので、番外編として上のうち「双子のパラドックス」の話だけ した。) 

第10回 2004.6.22
   4.3 (新しい意味の)ローレンツ短縮
   4.4 ドップラー効果
 第6章 ローレンツ変換と4次元時空
   6.1 ローレンツ変換の数式による導出

第11回 2004.6.29
   6.2 行列およびテンソルで書くローレンツ変換

第12回 2004.7.6
   6.3 ミンコフスキー計量
   6.4 世界線の長さと固有時
   6.5 4元ベクトルの前に:3次元ベクトルの回転の復習
   6.6 4元ベクトル

第13回 2004.7.13
 第7章 相対論的力学
   7.1 ニュートン力学を相対論的に再構成する
   7.2 4元速度
   7.3 速度の合成
   7.4 4元加速度、4元運動量と4元力

第14回 2004.7.20
 
  7.4 4元加速度、4元運動量と4元力(続き)
   7.5 質量の増大?
   7.6 運動量・エネルギーの保存則

第15回 2004.7.27
 
  7.7 質量とエネルギーが等価なこと

試験問題 2004.8.3


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