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授業計画
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講義の概略、目的、進め方、成績評価法について解説。最近の天文学の話題について解説。
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19世紀の自然科学、相対論前夜。「理論」とは何か、理論の構造。理論の構造から見た、マックスウエルの電磁気理論。マックスウエル理論の新たなナゾと、ローレンツ理論。
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アインシュタインの特殊相対論。相対性原理、相対論力学、エネルギーと物質、反物質、双子のパラドクス、など。
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一般相対論(1)。時空の歪み、ウラシマ効果、等価原理、重力と時空の歪み、重力方程式。
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一般相対論(2)。一般相対論から出てきたこと、重力レンズ、重力波、宇宙の全体構造。
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ブラックホール。重力方程式のシュバルツシルドの解とその性質、ホワイトホールとワームホール、ワープとタイムマシンの可能性。
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人類の宇宙観の変遷。天動説と地動説、太陽系宇宙から銀河系宇宙へ、泡構造宇宙。
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一般相対論から出てくる宇宙の時空構造。４次元的に丸く閉じた宇宙、宇宙の果て、宇宙の大きさ、アインシュタインの宇宙定数、フリードマンの不安定宇宙、膨張宇宙。
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膨張宇宙の理論。ハッブルの法則、定常宇宙論、火の玉宇宙論、宇宙の始まり。
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宇宙の始まりのための基礎物理学知識。物質の構造、物質の状態、プラズマ、クォーク、４つの力とその統一理論、相転移と潜熱、フェーン現象。
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宇宙の始まりの標準理論。４つの力の分化、真空の相転移、宇宙のインフレーション、エネルギーと物質の創生、宇宙の晴れ上がり。
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宇宙はなぜ始まったか(1)。基礎物理学知識「量子論」、19世紀の自然科学で解決できなかったナゾ、いろいろな量子仮説、物質波、シュレディンガーの波動方程式、量子力学、不確定性原理、トンネル効果。
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宇宙はなぜ始まったか(2)。始まり以前はどうっだったか、トンネル効果と真空の相転移による宇宙の始まり。人類と宇宙。
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到達度の確認のため授業内試験と解説を行う。
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講義内容の整理、授業内試験の解答解説。
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