電磁気学　I　電場と磁場

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物理学は数少ない基本法則から構成され、それらの基本法則がいろいろな現象を統一的に数学で記述する。大学の物理課程に登場する順序に数学を並べ直し、基本的な知識、ベクトルと行列、常微分方程式、ベクトルの微分とベクトル微分演算子、多重積分・線積分・面積分と積分定理、フーリエ級数とフーリエ積分、偏微分方程式の7章で構成。

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空間・時間概念の歴史的変遷、ニュートン力学、光の性質を概観したうえで、特殊相対性と光速不変という2つの簡単な原理から導かれる特殊相対性理論を解説。さらに、19世紀後半に完成されたマクスウェル方程式が、アインシュタインの相対性原理を満たすことを示す。最後に、一般相対性理論の基礎概念を述べる。

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弾性体や流体の力学は身のまわりの自然現象を理解するのに不可欠である。固体、液体、気体いずれも、広がりをもつ物体の変形をともなう運動であり、それを支配するのはニュートン力学には違いないが、質点系の力学とは異なった連続体の力学が必要になる。基本的な考え方と物理的内容の理解を目指し、数学的な取り扱いは最小限にして解説。

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熱現象の間の一般的な関係を2つの法則から導き出す熱力学と、熱現象を分子論的に考察する基礎としての統計力学を解説。熱力学は巨視的観点に立ち、物理学の中で理論的体系としての独特な美しさをもつ。一方、統計力学は物質の分子的な構造を設定することで、物質の熱的な性質を具体的に導く。量子論的な体系も最後に取り上げる。

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マクロな物理現象の基本法則として確立された力学や電磁気学に対し、量子力学は電子や原子のミクロな運動をあつかう。第I冊ではミクロな運動を支配する新たな物理法則が納得でき、新たな物理的直観が得られるように丁寧に誘導。第II冊では量子力学を具体的な問題に応用するのに必要な基本法則、基礎概念、計算方法を解説。