一瞬の梅雨が終わりを迎え、夏がコンニチハって感じの仙台です。夏は、刺激が強すぎて人ごみの中に行けないよ・・・。さっきも危なかったしさ。

さて、今日は午前四時半に寝て、午後12時半くらいに起きて一般相対論の授業へ。

前回は、重力崩壊した星からの情報伝達について話したので、その続きということでBlack holeについての話からでした。ただ、BHの話って難しいよねぇ・・・Penrose diagramとか面積増大定理の話が出てきて、意味不明でした。ただ、重力崩壊する星の表面での観測者と重力崩壊する星を外で眺めている観測者との間での情報伝達の遅れについては何となく分かった気がします。

まぁ、そんなこんなの話をした後、相対論の授業は今日で終了になりました。


しかも、終わり方が面白いんですよ。


F教授「来週から3週間出張なんだけど、授業どうする?」

一同 「シーン」

F教授「じゃあ、キリが良いから今日で授業を終了にしようか。」

・・・

・・・

・・・

えっ、キリの良さで授業って終了になるの!!∑(゚Д゚)


ということで、残り1ヶ月を残したまま授業が終了となりました。6月に授業が終了するという伝説は本当だったのか・・・


授業後は3年部屋でレポートを書いていたのですが、研究室見学に来ていた2年生がいたので、拉致って3年部屋に軟禁して、色々と話をしていました。そう、色々と・・・

まぁ、基本的に今の3年生はあんな感じなのですよ。お日様出ていた分、控えめでしたが・・・

でも、誤解の無いように言っておきますが、一応、きちんと勉強していますよ!!


午前0時にいったん家へ帰宅し入浴して、BOSSを視聴後、午前二時に大学へ。


今、二階のでかいテレビで天文メンバーでサッカー鑑賞会をやっています。


こんな生活、何かがおかしい・・・


上の学年はどうか分かりませんが、現三年生は生活が崩壊している人が多数ですね。
友人がWeinbergを両方とPeskinを読み終えたと言っていた。













という夢を見た。若干、焦ったわ。とりあえず、学部卒業までには上記のうち一冊は読み終えたいな。
世の中は非線形現象であふれており、流体力学なんて特にその極みなわけです。

ということで、非線形な方程式を線形化してみようかというのが今回の天体物理学実習の問題なのですが、計算はできてもどうも感覚的に掴めません。こういった線形化は宇宙論の本ではよく出てくるので、ある程度は慣れておきたいのですが・・・

数式をごちゃごちゃいじるのは面倒ですが、それは重要な問題ではなく、そこからいかに物理現象を引き出すかが大事なわけです。

とは言っても、数式をいじる段階でつまづいたら話にならないわけですが、実は、今、その状況に陥っているので、軽く凹みます。



物理系2年生は来週、学科配属のための参考にと物理学科の研究室見学があるみたいですね。

地球物理学科は去年、独自の冊子を配っていたので今年も同じことをしているのでしょうか?


ということで、何か資料的なものは無いかなぁと過去のブログを探したら、とりあえず個人的な4セメの授業評価があったので、ここに再掲しておこうと思います。長いよ~~。

天文必修の授業は青文字にしました。

○量子力学Ⅰ


素粒子理論が専門の若きホープM先生の授業。授業内容は猪木・川合の「量子力学Ⅰ」の内容、特に水素原子までを1セメスターかけて行います。

授業はとても分かりやすく、先生の中で自分なりに量子力学が構築されているからこそ、その理解を他人に伝えるのも上手なんだなぁと思いました。物理学科、 宇宙地球物理学科共に必修の授業ですが、量子力学の基礎を押さえられる良い授業だと思います。しっかりと授業の復習をして、分からないところを適宜、自分 で補っていけば量子力学の基礎が身に付きます。



出席点やレポートは無く、中間テストと期末テストの勝負で成績が決まります。テストの問題はきちんと勉強していればそれなりの高得点は取れます。期末テス トの時に「合格」、「追試」、「不合格」の判定が下され、「追試」に引っ掛かっても、追試をクリアすれば単位は取れます。

ちなみに友人が先生に聞きに行った情報だと、中間試験100点、期末試験120点で、その合計が100点以上ならば合格で、80点~99点ぐらいまでが追試、それより点数が低いと不可になるそうです。


現代物理、というか現代科学の基礎にもなっており、物理学科を目指す人なら誰もが勉強したいと思うであろう量子力学ですが、いざ勉強するとなると 「意味ワカンネ」と言って、逆ギレする人が多いのもまた事実。物理学科の学生たる者、しっかりと基礎は押さえておきたい授業です。



(追記)

今年は先生が変わるみたいですので、あまり参考にならないかも・・・



○量子力学Ⅰ演習


演習が学籍番号によってクラスが分かれるため、先生によって当たり外れがあります。例えばTO先生のクラスは中々ハードなクラス独自のレポートに苦しめられる生徒も多いみたいですが、その苦難に打ち勝った者は不動の基礎力を手に入れるとか入れないとか。TKはその困難に打ち勝った一人です。


ちなみに僕が受講したクラスは、毎回行われる小テストが出席点になるみたいですが、その配分は微々たるものらしいです。メインは進度を無視してドンドン配布されるレポート問題。

全部で70問の問題がありますが、自分のペースで解いて先生かTAに見せれば良く、10題前後解けば単位は取れます。Aを取るには50問、AAを取るには 67題くらい解かないといけませんがが、コツコツやっていれば年内のうちにすべての問題を解き終えることができます。僕は12月に3週間くらいずっとコツ コツやって、単位ゲットです。ちなみに年が明けると、自分のレポートを見せようとする学生がTAに殺到するため、早めに終わらせておいた方が絶対お得。

最初は線形代数の問題ばかりでつまらなかったのですが、後半の問題の題材は面白いし、演習を通して量子力学の理解度も高まると思います。ちなみにゲージ変換の話までありました。

ただし、授業は板書が見にくいのであまり役に立たないので注意。


○天体物理学Ⅰ


世に「two-body problem!!」という単語を知らしめた名講義。two-body problemの後には激しい緩和が待っています。


先生が落ち武者みたいでかなり特徴的です。授業はsystematicかつ難解。銀河の力学についての授業ですが、この授業を完璧に理解できた人はいるのか??と思うくらい難しいです。


元ネタはBinneyの「galactic dynamics」で、先生曰く、「全く銀河の面白さを伝えてくれないが、最も信頼できると一冊」とのこと。


とりあえず、僕は真面目に毎回の授業に出席しましたがあまりよく分からなかったです。でも、galaxyの香りがプンプン漂っているので、好きな人にはたまらないのかも。ちなみに「銀河物理学Ⅰ」の授業も同じ先生が講義するみたいです。


テスト内容ですが、持ち込み可に加えて、問題の難易度もかなり低いため、好成績をさらっとgetできます。ただ、成績良いからといって内容を理解できているというわけではないのですが・・・




○天体物理学Ⅰ実習


天文学専攻の生徒にとって4セメで最大の難所にして、必修のために絶対に落とせない授業。


演習問題が配布され、指名された問題を毎回、黒板に書いて解いていくスタイル。では、指名されていない問題は解かなくてよいかというとそうでもなく、全ての問題を解いてレポートを提出しないといけないので実はヘビー。


全部で58問あり、問題の種類は天文学の基礎的な知識から始まって2体問題、銀河、宇宙論へと話のスケールがどんどん大きくなっていきます。僕は4 セメ始まる前は宇宙論にしか興味がありませんでしたが、この授業を通して、様々の参考書を読んでいくうちに銀河への興味がどんどん広くなっていきました。


天文学への視野を広げることのできるいい授業だと思います。


また、データ整理やグラフを描く問題もあるため、自ずとExcelの使い方も習得できます。


ちなみに僕は冬休み期間中、クリスマス、正月も返上でずっと演習していました。


問題数が多いことと、締切り直前に期末試験が相次ぐことによって、最後にまとめて解こうとすると撃沈します。そのためコツコツ問題を解いていくことをお勧めします。他人のレポートを写すという方 法を考えるかもしれませんが、苦労して自力で問題を解くことにより、かなりの達成感と天文学への幅広い興味を得ることができるので、苦労しながら必死に問 題に取り組むことをお勧めします。


また、この実習を通して、天文メンバーの団結は固まりますので、苦しさの中に楽しさのある授業です。僕らは過去レポ無しで、すべての問題を自力で解きましたが、その時のレポートは取って置いているので、必要な二年生は声をかけてください。僕のではなく、TKのレポートを見せます。



○波動論


先生お手製の教科書を中心に授業が進められます。(ただし、東北大理学部購買限定)


内容はFourier変換から特殊関数までであり、量子力学を学習していく上では欠かせない知識がオンパレード。ま授業はプリント内容をプロジェクターで説明するだけなので、自分でプリントを読み進めていく方が勉強になりますけど・・・


毎回、出席も取るし、さりげなくレポートも出されますが、レポート問題はほとんどやり方がプリントに載っているので楽にこなすことが出来ると思います。


中間と期末両方のテストがありますが、ほとんど過去問通りなので勉強しれていば余裕で単位が取れますし、好成績も狙えます。


○天体測定学Ⅰ


みんなが大好きI先生の授業。


天体からの信号を如何にしてとらえるかについての授業。時刻の定義に始まり、望遠鏡の原理や観測装置、撮像や分光の原理について解説されます。

正直、授業を聞いているだけでは分からないが、テスト前に適当な参考書と共にノートを見返すと、授業内容はかなりうまくまとまっていることに気付きます。

I先生は装置開発のエキスパートで南極に望遠鏡を作る計画やすばる望遠鏡にも関わっているため、雑談が非常に面白く刺激的。天文学が好きな人間には勉強になる。この授業でI先生に惹かれ、先生の研究室を希望する人も出てくるとか。


ちなみにI先生のところの院生のクオリティは高いらしいです。みんな最初はペーペーらしいが、先生の下で鍛えられることにより、修士論文を書く頃には世界でもトップクラスの装置屋になっているとかいないとか。とにかく、凄いと思いました。


この授業で僕はI先生への尊敬の念が生まれましたね。

ちなみにテストは持ち込みなしの一発勝負だけど、きちんと勉強していれば解ける問題だし、過去問を見ればどのような問題が出るのか傾向がつかめます。最も単位を落としそうな授業でしたが、蓋を開ければAを獲得。

どちらかというと後々、知識が生きてきそうな授業で、僕はこの授業ですばる望遠鏡の素晴らしさを知りました。


ビバ!!主焦点カメラ!!


○天体測定学Ⅰ実習


天体測定学Ⅰの授業が望遠鏡の原理などの知識などを身につける授業に対し、実習では自分達でフォトダイオードを作成し、その原理を理解することを目標に授業が進められます。


授業と言っても回路通りに装置を組み立てるだけで(と言っても、ハプニング続出)、かなりアットホームな感じ。


何か、I先生と雑談したり、友人と雑談したりと自由な雰囲気な授業。ちなみに授業後も部屋に残って、友人通しで装置開発を続けたりすることが度々あったが、女子がいないときはピンクな話に突入することも何度かありました(笑)

自分たちではんだ付けをするわけだが、一発でうまくいかず試行錯誤することもしばしば。でも、みんなでワイワイやりながらやるので、何だかんだで楽しい授業ですし、装置開発の楽しさを味わうことができます。

成績評価は作ったフォトダイオードの性能を評価するレポートの作成によって行われますが、きちんと考えて書けばAが取れます。

ちなみにこの授業で作った装置を使って、5,6セメの天体観測の授業は進められます。


○流体力学


今井先生の「流体力学」(岩波テキストシリーズ)を元に授業が行われます。ただ、午前一発目の授業のため、3回位しか出なかったため授業に関しては何も言えません。ごめんなさい<(_ _)>(追記 今年は時間割に若干の変更が出たらしい。)


期末テストのみで成績が決まるのですが、毎年、語句説明以外は同じ問題が出題されているため、単位は取りやすい。


が、単位を取りやすいのと好成績を取りやすいのは全く別の話。過去問とほぼ同じ問題だったのにAが取れなかったダークホースな科目。舐めてとりかかってすいません。



○流体力学演習

流体力学と共に宇宙地球物理学科では必修の授業。授業と言っても、ただ演習をするだけで、先生は見回りして時折、ヒントを与えるくらい。


問題はWebに掲載されており、問題と一緒にヒントも掲載されているので、それを参考にしつつ今井先生のテキストを参考にしながら問題を全て解き、間違った問題は訂正して再提出すれば、AAが取れます。僕の友人はみんなAAでした。


実は授業には1回しか出ず、一人図書館で問題を解いていました。どうも演習の時の教室のざわついた雰囲気は好きにはなれません・・・


流体力学の知識は学年が上がると必要になります。(例えば、天体物理学実習2)


○相対論Ⅰ


相対論には二つあります。慣性系を取り扱った特殊相対論、加速度系にまで拡大した一般相対論。この授業では特殊相対論を取り扱います。


先生はニュートリノ加速器センターのY教授。Bファクトリーの実験にも関わっていてノーベル賞の小林先生とも面識があったり、ILCのアジア代表を務めている、実はとってもすごい先生です。


授業は先生手作りの手書きのプリント内容を板書するもので、プリントに書かれていないことをあまり述べないので、プリントがあれば勉強できます。そして、そのプリントが実に分かりやすい!!自然な形で相対論的力学、相対論的電磁気学まで学習することができます。


プリントには毎回、レポート問題が載っていて、それをプリントをもらった翌週に提出すれば5点獲得です。全部で10回レポート提出があったので、こ れだけで50点は稼げました。問題も特に難しいわけではなく、10分くらいで終えることができるため、いつもプリントをもらったらすぐに解いていました。


成績評価はテストとレポートなのですが、授業プリントの持ち込み可+レポートと同じでテスト問題も簡単だろうと思っていたらまさかのカウンターパンチを喰らい、6割くらいしかできませんでした・・・


成績の付け方はテスト五割、レポート五割とのことですが、「テストの出来によってその割合は変動する」と言っていました。おそらく今回はレポートの評価が高かったのでしょう。


天文学専攻はこの授業必修なのですが、特殊相対論の基礎を習得できるので、物理学科の人全員に受講を勧めます。


ちなみに一般相対論を取り扱った相対論Ⅱは7セメに天文学専攻のボスF教授が講義をされます。友人たちと5セメで受講する予定なので非常に楽しみです。(追記。一般相対論の授業は最初は人が多かったのですが、後半には20名切っていました。一般相対論って難しいよね。)


 







いつもこのブログを読んで下さっている方には分かると思いますが、僕は普段、大学で寝泊まりして勉強しているので、曜日感覚は崩壊し、土日も関係なくなっています。

ですので、休みたいと思った日が休日なわけで、今日がその日です。


夜中は屋上でDKと星を見ていたわけですが、夏の大三角形が見えたりと星がたくさん見えてきれいでした。(男二人で、しかもDKと星を見たと言ったら勘違いされそうだぜ。)


帰宅してからは録画していたサラリーマンNEOと五嶋龍君が出ていた番組を見ていましたが、物理やバイオリンに才能を発揮している彼を見ているとすごいと思う反面、嫉妬を感じますね。


さて、そろそろ夜が明けてきたので寝ます。
昨日は珍しくまったりした一日を過ごしていました。

まず、14時に起きた時点でアウトでしたが、それよりも空が真っ青この上なく、気温が30℃近くまで上がっていたので、こんな時に勉強するのもアレだなぁと思い、天文メンバー一同グダグダになっていました。結局やったのは量子力学演習を終わらせたことと「ふたつのスピカ」の最新刊を読んだくらいです。

ちなみに、「ふたつのスピカ」を次が最終巻らしいですが、今回の巻で既に泣きそうになりましたよ。一年間、待ったかいがあったわ~~。

今日も家に帰ろうかと思いますが、明日の量子力学に出席できるか微妙です・・・家で寝たら爆睡してしまうんで・・・

まぁ、時間によらない摂動を取り扱うみたいなので、大丈夫かな・・・
久々に家のベッドで寝たくなったので帰ります。
締め切りは明日なのにレポートが終わらない~~ヽ(´ー`)ノ


今回の問題のテーマは一言で言うと、宇宙空間での磁場とプラズマですね。


例えば、宇宙磁場の起源は未だによく分かっておらず、宇宙論における課題の一つなのですが、そんな難しい話ではなく、宇宙を貫く磁場はあるのか?とか、銀河団中の磁場を測定してみようという問題です。


他にはdispersion measure(DM)を用いてパルサー到着のタイムラグからパルサーまでの距離を求めようという問題などがあります。


いずれの問題もプラズマ中を伝わる電磁波を取り扱います。


波の速度には群速度と位相速度というものがありますが、情報の伝搬速度は群速度が担っています。これは分散関係が分かっていれば導出でき、真空中の光速ではω=ckで与えられますが、プラズマ中ではこれに余分な項が付いてくるために、情報伝達が真空中に比べると遅くなってしまいます。DMとはその遅れを表す際に必要な量です。


また、プラズマ中に磁場が存在すると、電磁波がプラズマに入射する前と後で位相差が生じ、結果的に偏光面がプラズマ入射前の電磁波に対して回転しています。その回転がFaraday rotationと呼ばれるもので、これを特徴づけるものとしてrotation measure(RM)があり、RMは磁場を含んだ形となるため、電磁波の偏光の回転の測定を通して、磁場の大きさが分かるという寸法なのです。


天体物理学では電磁波やら偏光やら電磁気学の知識がたくさん出てくるため、電磁気の知識の重要さを改めて感じますね。

ちなみにこの辺りの話は、去年聞いたときにはさっぱり分かりませんでした・・・・


ふぅ、携帯からの投稿のため、数式を打ち込めず、読みにくいかもしれませんがご勘弁を。