| 特殊相対論の基礎を学ぶ。課題や授業時間外の学習については、配布プリントの熟読の他、必要に応じて別途指示する。 |
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| 第1回 物理法則の表現と観測者 |
| 観測者と座標系、ニュートン力学とガリレイの相対性原理、ガリレイ変換と電磁気学について学ぶ。 |
| 特に「慣性系」の概念を理解する。 |
| 予習内容：予習は不要。(30分) |
| 復習内容：配布プリント「慣性系」の定義と「ガリレイの相対性原理」を読み直す。(90分) |
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| 第2回 光の速度 |
| 慣性系の運動と光の速度について学修する。 |
| 特に、光の速度が有限であること、マイケルソン・モーレイの実験とその帰結を理解する。 |
| 予習内容：予習は不要。 |
| 復習内容：実験結果を導く際に用いた近似式を復習する。(60分) |
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| 第3回 特殊相対性原理 |
| アインシュタインの特殊相対性原理、時空図、光速度不変の原理と同時刻の相対性について学ぶ。 |
| 特に、時空図の上で様々な世界線がどのように描かれるかを理解する。 |
| 予習内容：前回の配布プリントを読み直す。(30分) |
| 復習内容：今回の配布プリントにある演習問題を解く。(60分) |
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| 第4回 時空の幾何学 |
| 時空図、同時刻の相対性について学ぶ。特に、ガリレイ変換に基づく考察とアインシュタインの相対性原理に基づく考察の違いを理解し、後者の場合、同時刻の概念は観測者の運動状態によって異なることを導く。 |
| 予習内容：前回の配布プリントを読み直す。(30分) |
| 復習内容：今回の配布プリントを読み直す。時空図の上に光の世界線を描いてみる。(60分) |
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| 第5回 ローレンツ変換 |
| ローレンツ変換の導出、相対論的速度の合成則を学ぶ。特に、ローレンツ変換が光速度の不変性を反映していることを理解する。 |
| 予習内容：前回の配布プリントを読み直す。(30分) |
| 復習内容：今回の配布プリントを読み直し、ローレンツ変換とガリレイ変換の違いを理解する。(60分) |
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| 第6回 世界距離 |
| 世界線素（時空計量）、光円錐と因果律、ローレンツ収縮と時間の遅れについて学ぶ。特に、因果律が光円錐でどのように定められるかを理解する。 |
| 予習内容：前回の配布プリントを読み直す。(30分) |
| 復習内容：今回の配布プリントを読み直す。(60分) |
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| 第7回 4次元時空 |
| 固有時、４次元時空、４元速度について学ぶ。特に、４次元座標や４元速度の添字による記法を理解する。 |
| 予習内容：前回の配布プリントを読み直す。(30分) |
| 復習内容：今回の配布プリントを読み直す。(60分) |
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| 第8回 ３次元空間と４次元時空のベクトル |
| ベクトルの様々な表し方を学ぶ。そして、４次元時空のベクトルのローレンツ変換、および４元ベクトルのミンコフスキー計量による内積を理解する。 |
| 予習内容：前回の配布プリントを読み直す。(30分) |
| 復習内容：今回の配布プリントを読み直す。(60分) |
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| 第9回 テンソル |
| ４次元ミンコフスキー時空のテンソルについて学ぶ。特に、ベクトルと双対ベクトルの関係を理解する。 |
| 予習内容：前回の配布プリントを読み直す。(30分) |
| 復習内容：今回の配布プリントを読み直す。(60分) |
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| 第10回 ４元ベクトルと光円錐 |
| ４元ベクトルには、時間的ベクトル、光的ベクトル、空間的ベクトル、の３種類があることを学ぶ。特に、光円錐とこれら３つのベクトルの関係を理解する。 |
| 予習内容：前回の配布プリントを読み直す。(30分) |
| 復習内容：今回の配布プリントを読み直す。(60分) |
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| 第11回 相対論的力学 |
| ４元運動量、相対論的運動方程式について学ぶ。特に、アインシュタインの関係式を導く。 |
| 予習内容：前回の配布プリントを読み直す。(30分) |
| 復習内容：今回の配布プリントを読み直す。(60分) |
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| 第12回 質量をもたない粒子と光 |
| 光子の４元運動量と光のドップラー効果について学ぶ。特に、光子の運動量が振動数とプランク定数で表されることを理解する。 |
| 予習内容：前回の配布プリントを読み直す。(30分) |
| 復習内容：今回の配布プリントを読み直す。(60分) |
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| 第13回 電磁気学の共変形式I |
| マクスウェル方程式を明白に共変な形式に表す。 |
| 予習内容：前回の配布プリントを読み直す。(30分) |
| 復習内容：今回の配布プリントを読み直す。(60分) |
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| 第14回 電磁気学の共変形式II |
| 電磁場のローレンツ変換について学ぶ。電磁場中での荷電粒子の運動方程式を明白に共変な形式で表す。 |
| 予習内容：前回の配布プリントを読み直す。(30分) |
| 復習内容：今回の配布プリントを読み直す。(60分) |
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| 第15回 一般相対性理論への序章 |
| 特殊相対論の総括をする。また、一般相対論の入口へと立つ。 |
| 予習内容：前回の配布プリントを読み直す。(30分) |
| 復習内容：今回の配布プリントを読み直す。(60分) |
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| 定期試験 |
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