※数理物理学Ⅰ(学部:特殊相対論)
141-F-811

担 当 者 単 位 数 配当年次 学 期 曜 日 時 限
井田 大輔 教授 2 D/M 第1学期 2

授業概要

特殊相対性理論の解説をおこなう。自然法則がLorentz群に対して共変であるという高い一般性をもつ原理とそこから導かれる帰結, 四次元的時空描像に基づいた現象の記述法を学ぶ。電磁気学1および2を修得しているものとする。

到達目標

物理法則の共変性とその数学的な仕組みを理解すること。

授業計画

1 Einstein 自然観、特殊相対性理論、絶対空間および絶対時間の相対化、光速度不変の原理
2 同時の相対性、時計の遅れ、双子の背理
3 Lorentz 収縮、Lorentz 変換
4 光線の方程式の不変性
5 Minkowski 時空、因果構造
6 4元ベクトル、Lorentz 計量
7 テンソル、相対論的力学
8 相対論的運動学
9 粒子の衝突、崩壊、電磁場の共変形式
10 自由粒子のLagrange 形式、Maxwell 方程式 1
11 Maxwell 方程式 2
12 ゲージ変換
13 Dirac spinor
14 ゲージ理論、磁気単極子
15 理解度の確認

授業方法

黒板を用いた通常の講義形式をとる。

準備学習

講義の復習をすること。

成績評価の方法

第1学期(学期末試験):70%
レポート:20%(自分の言葉で説明できているか。推論が明確か。)
平常点(クラス参加、グループ作業の成果等):10%
大学院生は学期末試験とレポート提出によって評価をおこなう。

教科書

ランダウ, リフシッツ『場の古典論』、東京書籍
井田大輔『ベクトル解析と微分形式』、東洋書店
ヘリウェル『特殊相対論』、丸善出版