アインシュタイン16歳の夢 (岩波ジュニア新書)

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アインシュタイン16歳の夢 (岩波ジュニア新書)

目次

はじめに

Ⅰ　若き日のアインシュタイン―生い立ちと環境
1 4歳のころ
　生い立ち1
　磁石が北を指すのはなぜ
　驚きから新しい考え方が生まれる
　もっとも有名な物理学者たち
2 12歳のころ
　生い立ち2
　ピタゴラスの定理を証明
　ユークリッド幾何に感銘を受ける
　科学、数学を独学
　ドイツを脱出してイタリアへ

Ⅱ　アーラウの夢―光を追いかけたら
1 光の波を追いかけたら
　高校から大学へ
　チューリヒ工科大学の大学生活
　電磁波を予言したマクスウェル
　光の速さは有限
　初めて知らされた光の速さ
　光速度の測定
　水の波・音の波
コラム：秒とメートル

2 特許局時代
　大学は出たけれど
　特許局に就職
　アカデミー・オリンピア

Ⅲ　光とはなにか―力学と電磁気学
1 光の不思議
　光の波
　粒子と波の違い
　光は何の波か
　奇妙なエーテル
　エーテルの風は吹かない
2 力学と電磁気学
　遠隔作用と近接作用
　電磁場を考え出したファラデー
　電磁気学を完成したマクスウェル
　物理学の二本柱の矛盾

Ⅳ　天才の開花―1905年, 奇跡の年
1 奇跡の年
　ニュートンとアインシュタイン
　論文続出
2 光電効果
　光の粒
コラム：紫外線
3 分子の存在
　分子や原子は本当に存在するか
　分子の大きさ
4 ブラウン運動
　分子の熱運動
コラム：熱の運動論を唱えたランフォード
　ブラウン運動の観察から
コラム：物質の量
　アインシュタインの関係式
5 特殊相対性理論

Ⅴ　特殊相対性理論―光と空間・時間
1 運動の基準
　慣性系とは何か
　時間とは何か
2 時間
　同時刻の定義
　　時間は相対的
　時間の遅れ
　長さの収縮
　ガリレイの速度合成則
　ガリレオの速度合成則は正しくない
　ローレンツ変換（特殊相対性理論）
　特殊相対性理論の速度合成則
　相対論的力学
　質量

Ⅵ　その後のアインシュタイン―ニュートンを超えて
1 一般相対性理論
　重力質量と慣性質量は同じ
　特殊相対性理論への不満
　等価原理とは
　無重力状態
　重力は光線を曲げる
　一般相対性理論への道
2 一般相対性理論の完成
　有名になったアインシュタイン
　ニュートンを超えて
　アメリカへ
　アインシュタインの予言
　重力赤方偏移
　水星の近日点移動
　重力による光の湾曲
　統計力学の研究
　川の蛇行
　フィナーレ

年譜
参考文献

『アインシュタイン―創造と反骨の人』
『未知への旅立ち―アインシュタイン新自伝ノート』
『神は老獪にして…アインシュタインの人と学問』
『物理学はいかに創られたか　上・下』（岩波新書）
『アインシュタイン　相対性理論』（岩波文庫）

相対性理論30講 (物理学30講シリーズ)

目次（相対性理論30講 (物理学30講シリーズ)）

第1講　光の速さ
光の波動説
マイクルソン・モーレーの実験

　Tea Time：時間と長さの単位

第2講　時間
相対性原理
”同時刻”の相対性
時間の相対性
ローレンツ収縮
電車の中央から出た光

　Tea Time：ふたごのパラドックス

第3講　ローレンツ変換
ローレンツ変換
ミンコフスキーの時空

　Tea Time：素粒子の寿命

第4講　速度の合成則
不変量
固有時
速度の合成
速度のローレンツ変換
線素

　Tea Time：アインシュタインの生い立ち

第5講　運動量の保存と質量
運動量と質量
y方向の運動量の保存

　Tea Time：少年期のアインシュタイン

第6講　質量とエネルギー
エネルギーの質量への転換
光の圧力
エネルギーと質量

　Tea Time：奇蹟の年, 1905年

第7講　特殊相対論力学
運動方程式
エネルギー
ラグランジュ関数
ハミルトン関数

　Tea Time：相対論の1905年の論文

第8講　4元ベクトル
ローレンツ変換
4元速度
4元電流

　Tea Time：質量エネルギー

第9講　4元運動方程式
運動方程式
4元運動方程式
一般的な扱い

　Tea Time：ミンコフスキー

第10講　保存法則
保存量
保存則と運動法則

　Tea Time：主語としてのエーテル

第11講　加速度運動
一様な加速
ふたごの問題
加速度運動

　Tea Time：再びふたごの話

第12講　光のドップラー効果
波の位相
音のドップラー効果
光のドップラー効果
ブラッドレーの光行差

　Tea Time：光の粒子

第13講　電磁場の変換
電磁場のローレンツ変換
相対性原理

　Tea Time：光の圧力

第14講　ベクトルの変換性
ユークリッド空間の座標変換
ローレンツ変換の場合
曲線座標
反変ベクトルと共変ベクトル
反変ベクトルと共変ベクトルの積

　Tea Time：電磁気学

第15講　テンソル
テンソルの変換

　Tea Time：流体と弾性体とテンソル

第16講　電磁場のテンソル
電磁場

　Tea Time：アインシュタインとピアノ

第17講　一般相対性理論の出発点
等価原理
放物運動
光の湾曲
重力による時計の遅れ

　Tea Time：生涯でもっとも素晴らしい考え

第18講　運動方程式
等価原理と局所慣性系
ゆがんだ時空
運動方程式
弱い重力の場
(20)の証明

　Tea Time：非ユークリッド幾何

第19講　測地線と自由運動
ハミルトン原理
測地線
ニュートン力学の場合
3指標記号

　Tea Time：リーマン

第20講　曲率テンソル
曲がった空間
曲面論
曲率テンソル

　Tea Time：グロスマン

第21講　共役微分と平行移動
共役微分
幾何学的意味
一般の平行移動
測地線
曲率テンソル

　Tea Time：重力場の方程式

第22講　アインシュタインのテンソル
3指標記号の縮約
発散
(21)の証明

　Tea Time：有名になったアインシュタイン

第23講　エネルギー運動量テンソル
連続体の場合
完全流体
保存則と運動方程式

　Tea Time：それ以後のアインシュタイン

第24講　重力場の方程式
重力場
重力場の方程式

　Tea Time：いろいろな立場

第25講　シュヴァルツシルトの時空
重力場の方程式の解

　Tea Time：シュヴァルツシルト

第26講　水星の近日点の移動
ニュートン力学
特殊相対性理論
一般相対性理論

　Tea Time：古典力学と近日点移動

第27講　重力場における光の湾曲
光に対する重力の引力
ニュートン力学
一般相対性理論

　Tea Time：相対論と近日点移動

第28講　重力赤方偏移
スペクトル線の赤方偏移
光の粒子説による説明
一般相対性理論による説明
光の粒子

　Tea Time：飛行機に積んだ時計

第29講　シュヴァルツシルトの内部解
物質のエネルギー・テンソル
内部解
ニュートン近似

　Tea Time：地球周辺の時空のゆがみ

第30講　相対性理論の検証
光速度の不変性
時間の遅れ
質量とエネルギー
慣性質量と重力質量
水星の近日点の移動
光の湾曲
重力赤方偏移

　Tea Time：スピノザの神

索引

参考書
・アインシュタイン16歳の夢 (岩波ジュニア新書)
・神は老獪にして…-アインシュタインの人と学問
・アインシュタイン研究 (自然選書)
・ディラック『一般相対性理論』

失敗の研究