物理学レクチャーコース 相対性理論

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本シリーズでは、講義する先生の目線で内容を吟味する編集委員に加え、国立科学博物館認定サイエンスコミュニケーターの須貝駿貴さんと予備校のノリで学ぶ「大学の数学・物理」講師のヨビノリたくみさんに編集サポーターとして加わっていただき、学習する読者の目線で、テキストの内容がよりわかりやすく、より魅力的なものになるように内容を吟味していただいていることも、大きな特徴の一つとなっている。

本書で扱う相対性理論は、アインシュタインが1905年に提唱した「特殊相対性理論」である。この理論のもつ「時間と空間」（時空）の概念から、「同時刻の相対性」「時計の遅れ」「ローレンツ収縮」などの一見『非常識的な現象』が導かれる。しかしながら、これらはすべて、私たちが素朴に信じている（ガリレイの相対性原理に基づく）ニュートン力学の時空概念を、アインシュタインの「光速度不変の原理」に基づいて見直せば、ごく自然に導かれる『常識的な現象』なのである。本書では、これらのことを様々な例を用いて解説すると共に、相対論的に拡張された電磁気学と力学の基礎方程式を、関連した諸問題に適用して解く方法を解説した。
また、相対性理論の数学的な構造を学ぶときに必要になる、共変ベクトルや反変ベクトル、テンソルなどの考え方を豊富な図を用いてやさしく解説し、あわせて計算過程を詳しく示すことによって、ベクトルやテンソルの具体的な計算方法とそれらの効用がわかるようにした。
さらに、相対性理論の書籍では簡素な説明になることも多い「高エネルギー粒子の運動状態」についても詳しく解説した。

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物理学の教育・学びの双方に役立つ21世紀の新たなガイドとなることを目指し、多様化する“大学の講義と学生のニーズ”に応えるものとして刊行された、『物理学レクチャーコース』の一冊である。
本シリーズでは、講義する先生の目線で内容を吟味する編集委員に加え、国立科学博物館認定サイエンスコミュニケーターの須貝駿貴さんと予備校のノリで学ぶ「大学の数学・物理」講師のヨビノリたくみさんに編集サポーターとして加わっていただき、学習する読者の目線で、テキストの内容がよりわかりやすく、より魅力的なものになるように内容を吟味していただいたことも、大きな特徴の一つとなっている。

本書は、物理学科向けの通年タイプの講義に対応したもので、数学に振り回されずに物理学の学習を進められるようになることを目指し、学んでいく中で読者が疑問に思うこと、躓きやすいポイントを懇切丁寧に解説している。また、物理学系の学生にも人工知能についての関心が高まってきていることから、最後の章として「確率の基本」を設けた。
本書で習得した物理数学を使って本シリーズ全体にチャレンジし、物理学の魅力を少しでも体験していただければ嬉しい限りである。

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物理学の教育・学びの双方に役立つ21世紀の新たなガイドとなることを目指し、多様化する“大学の講義と学生のニーズ”に応えるものとして刊行された、『物理学レクチャーコース』の一冊である。
本シリーズでは、講義する先生の目線で内容を吟味する編集委員に加え、国立科学博物館認定サイエンスコミュニケーターの須貝駿貴さんと予備校のノリで学ぶ「大学の数学・物理」講師のヨビノリたくみさんに編集サポーターとして加わっていただき、学習する読者の目線で、テキストの内容がよりわかりやすく、より魅力的なものになるように内容を吟味していただいたことも、大きな特徴の一つとなっている。

「惑星の運動（地上に落ちてこない星々）」と「地上での様々な物体の運動（地上に落下する諸物体）」とが矛盾しない「天と地の統一理論」の構築に成功した、人類史上最高傑作の1つといえる、この知的創造物こそが「力学」であり、力学は、物理学の中で最初に完成した理論体系である。
本書は、物理学科向け通年タイプの「力学」の講義に対応したもので、取り扱った内容は、ところどころ発展的な内容も含んではいるが、大学で学ぶ力学の標準的な内容となっている。したがって、本文中に登場する数式を1つ1つ丁寧に追いかけ、Exercise・Training、さらにはPracticeを活用しながら本書で力学を学び終えれば、「大学レベルの力学は身に付けた」と自信をもてる内容となっている。

さぁ、紙と鉛筆を持って、力学の冒険に出かけよう！

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物理学の教育・学びの双方に役立つ21世紀の新たなガイドとなることを目指し、多様化する“大学の講義と学生のニーズ”に応えるものとして刊行された、『物理学レクチャーコース』の一冊である。
本シリーズでは、講義する先生の目線で内容を吟味する編集委員に加え、国立科学博物館認定サイエンスコミュニケーターの須貝駿貴さんと予備校のノリで学ぶ「大学の数学・物理」講師のヨビノリたくみさんに編集サポーターとして加わっていただき、学習する読者の目線で、テキストの内容がよりわかりやすく、より魅力的なものになるように内容を吟味していただいたことも、大きな特徴の一つとなっている。

本書は、理工系学部1年生向けの半期タイプの入門的な講義に対応したもので、わかりやすさとユーモアを交えた解説で定評のある著者によるテキストである。
本書では、「クーロンの法則から始めて、マクスウェル方程式の導出に至る」という構成を採用した。その一方で、「電磁気学を学びながら、そこに登場する数学をその都度学ぶという構成にすると、どこまでが物理学で、どこまでが数学なのか初学者は混乱してしまうことが多い」という著者の長年の講義経験に基づき、本書の最初の2つの章で「電磁気学に必要な数学」を解説した。これにより、電磁気学と並行して、必要に応じて数学を学べる（講義できる）構成になっていることが本書の大きな特徴となっている。