理工学研究科Graduate School of Science and Engineering
PHY500X4（物理学 / Physics 500）時空間物理学特論１Spacetime physics 1
佐藤 修一Shuichi SATO
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学研究科Graduate School of Science and Engineering |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2023 |
| 授業コードClass code | YC016 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 春学期授業/Spring |
| 曜日・時限Day/Period | 金2/Fri.2 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 教室名称Classroom name | 各学部・研究科等の時間割等で確認 |
| 配当年次Grade | |
| 単位数Credit(s) | 2 |
| 備考（履修条件等）Notes | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
| カテゴリーCategory | システム理工学専攻 |
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Outline (in English)
The idea of Spacetime, which is a dependent combination of 3-dimensional space and time, will be introduced based on Riemann algebra. After overview of theoretical framework, related experiments, to verify the theory of general relativity, will be introduced together with gravitational wave, which is a bland new way to look into universe.
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的（何を学ぶか）Outline and objectives
空間と時間とを統一的に扱うことによって、重力場の効果を古典力学の枠組みのなかに取り入れたのが相対性理論である。はじめに相対性理論の枠組みを概観し、実験によってどこまで確かめられているのかを紹介する。つぎに相対性理論が予言する重力波について解説し、宇宙を観測・理解する上で電磁波および広い意味での宇宙線に次ぐ第３の観測手段としての重力波について学ぶ。
到達目標Goal
相対性理論の基礎・枠組みの理解を通して重力波について学ぶ
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか（該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連）Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
ディプロマポリシーのうち、「DP1」「DP2」「DP3」に関連
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)（学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. ）
相対性理論の標準的な枠組みにそって概要を説明する。併せて問題演習を取り入れ、基礎的な数学的取り扱いを習得する。
アクティブラーニング（グループディスカッション、ディベート等）の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
あり / Yes
フィールドワーク（学外での実習等）の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
授業形態/methods of teaching：対面/face to face
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
第1回[対面/face to face]：特殊相対論の基礎
ガリレイ変換、マイケルソンモーリーの実験、特殊相対論の公理、ミンコフスキー時空
第2回[対面/face to face]：ローレンツ変換１
慣性座標系間の座標変換、ローレンツ変換の性質
第3回[対面/face to face]：ローレンツ変換２
ローレンツ群、トーマス歳差、ベクトルとテンソル
第4回[対面/face to face]：特殊相対論と電磁気学１
電荷と電流、マクスウェルの方程式、電磁場のポテンシャル、電磁場のエネルギー・テンソル
第5回[対面/face to face]：特殊相対論と電磁気学２
電磁場のラグランジュ函数、質点の運動方程式、荷電粒子に働く力
第6回[対面/face to face]：特殊相対論と電磁気学３
質点のラグランジュ函数、回転する座標系、質点系のエネルギーテンソル
第7回[対面/face to face]：リーマン幾何学１
リーマン空間、テンソルの座標変換、基本テンソル
第8回[対面/face to face]：リーマン幾何学２
ベクトルの平衡移動と共変微分、測地線、空間の曲率
第9回[対面/face to face]：一般相対論の基礎１
一般相対性の原理、電磁場の方程式、質点の運動方程式
第10回[対面/face to face]：一般相対論の基礎２
等価原理、負の質量、弱い重力場
第11回[対面/face to face]：重力場１
アインシュタイン方程式、重力場の作用積分、シュワルツシルド時空
第12回[対面/face to face]：重力場２
カー時空、時空の特異点、アインシュタイン方程式の線形近似
第13回[対面/face to face]：高密度星１
星の古典論、星の相対論
第14回[対面/face to face]：高密度星２
高密度星、星の重力崩壊
授業時間外の学習（準備学習・復習・宿題等）Work to be done outside of class (preparation, etc.)
【本授業の準備・復習時間は、各４時間を標準とします。】
特に指定しない．
テキスト（教科書）Textbooks
特に指定しない．
参考書References
特に指定しない．
成績評価の方法と基準Grading criteria
平常点とレポート等（50%）および期末試験（50%）から総合的に評価する．
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
授業改善アンケートおよび日常的な意見や要望・実際の授業の状況などを踏まえ，授業の進度・内容に適宜フィードバックする．