現代の標準的宇宙像の基となるビッグバン宇宙論の基礎を学ぶ。最新の成果を踏まえ、配布プリントをベースに講義する。初めに基本的な観測結果から宇宙の静的および動的な姿に関し概括する。次に曲がった空間の数学的記述法（計量）を学び、標準モデルであるFLRW宇宙の計量を用いて固有距離や赤方偏移を計算する方法を学ぶ。さらに、宇宙に含まれる物質・エネルギーと時空の時間発展を記述するフリードマン方程式などの基本方程式を導出する。最後に、色々な成分を含む理論モデルと観測結果をもっとも良く説明する基準モデルの過去・現在・未来について何が言えるかを理解する。又、基準モデルの問題点が何かを明らかにする。グループワークで問題を解くことにより理解を深める。
※相対論を必ず受講すること。Zoomによるグループワークを行うのでPCまたはタブレットを持参すること。
| 第1回 ガイダンス、宇宙論で使用する単位 |
| ガイダンスを行った後、宇宙論で使用する単位について学びます。 |
| 予習内容：配信プリントの当該箇所を予習する。(90分) |
| 復習内容：宇宙論で使用する単位について復習する。(90分) |
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| 第2回 宇宙の階層性1 |
| 星や銀河など天体について学びます。 |
| 予習内容：配信プリントの当該箇所を予習する。(90分) |
| 復習内容：宇宙の階層性について復習する。(90分) |
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| 第3回 宇宙の階層性2 |
| 銀河団やボイドなど宇宙の大規模構造について学びます。 |
| 予習内容：配信プリントの当該箇所を予習する。(90分) |
| 復習内容：宇宙の大規模構造について復習する。(90分) |
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| 第4回 宇宙膨張とビッグバン1 |
| 宇宙膨張の根拠となるハッブルの法則とビッグバンモデルについて学びます。 |
| 予習内容：配信プリントの当該箇所を予習する。(90分) |
| 復習内容：ハッブルの法則やビッグバンモデルについて復習する。(90分) |
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| 第5回 宇宙膨張とビッグバン2 |
| ビッグバンモデルの根拠となった観測事実について学びます。 |
| 予習内容：配信プリントの当該箇所を予習する。(90分) |
| 復習内容：ビッグバンモデルの根拠となった観測事実について復習する。(90分) |
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| 第6回 宇宙は何からできているのか |
| 宇宙は何から出来ているのでしょうか。観測から判明した宇宙の成分とその性質について学びます。 |
| 予習内容：配信プリントの当該箇所を予習する。(90分) |
| 復習内容：宇宙の成分とその性質について復習する。(90分) |
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| 第7回 一般相対論と等価原理 |
| 一般相対論の基礎となる等価原理について学びます。 |
| 予習内容：配信プリントの当該箇所を予習する。(90分) |
| 復習内容：等価原理について復習する。(90分) |
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| 第8回 曲率 |
| 曲線や面の曲がり具合を表す曲率を学びます。 |
| 予習内容：配信プリントの当該箇所を予習する。(90分) |
| 復習内容：曲率について復習する。(90分) |
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| 第9回 計量 |
| 空間の曲がりを表す計量について学びます。 |
| 予習内容：配信プリントの当該箇所を予習する。(90分) |
| 復習内容：計量について復習する。(90分) |
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| 第10回 測地線と光 |
| 曲がった時空における測地線と光の経路について学びます。 |
| 予習内容：配信プリントの当該箇所を予習する。(90分) |
| 復習内容：測地線と光の経路について復習する。(90分) |
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| 第11回 宇宙の計量と重力的赤方偏移 |
| 空間的に一様な曲率をもつFLRWモデルの計量と重力的な効果による赤方偏移を学びます。 |
| 予習内容：配信プリントの当該箇所を予習する。(90分) |
| 復習内容：FRW計量と重力的赤方偏移について復習する。(90分) |
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| 第12回 流体方程式と状態方程式 |
| 膨張宇宙における物質やエネルギーに関する流体方程式と状態方程式について学びます。 |
| 予習内容：配信プリントの当該箇所を予習する。(90分) |
| 復習内容：流体方程式と状態方程式について復習する。(90分) |
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| 第13回 加速膨張と宇宙定数 |
| 宇宙の加速膨張と宇宙定数について学びます。 |
| 予習内容：配信プリントの当該箇所を予習する。(90分) |
| 復習内容：加速膨張と宇宙定数について復習する。(90分) |
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| 第14回 1成分宇宙モデル |
| 1成分の宇宙モデルについて学びます。 |
| 予習内容：配信プリントの当該箇所を予習する。(90分) |
| 復習内容：1成分宇宙モデルについて復習する。(90分) |
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| 第15回 多成分宇宙モデル |
| 2成分以上をもつ宇宙モデルについて学びます。 |
| 予習内容：配信プリントの当該箇所を予習する。(90分) |
| 復習内容：多成分宇宙モデルについて復習する。(90分) |
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