放送大学スクーリングメモ　相対論的量子力学入門　24年後期　千葉C　岸根順一郎先生

【このレポートは僕の推し活です】
放送大学のスクーリングの面白さを伝える推し活としてこんな記事を上げています（自分の勉強記録でもありますが、ほんとに興味深いものがたくさん開講されていて面白いと思って受ける人が増えて僕も選べる科目が増えたらいいなという思いでこんなの書いてます）
他の通信制のスクーリングは必須で受けなきゃいけないことを自分の住んでる近くで（九州とか四国とか東北とかたぶんせいぜい7－8か所）受ける・・・と言うのが多いと思うんですが、放送大学は全都道府県４７か所以上、それぞれが近くの大学の先生に依頼して様々なテーマの講座を開いています。
学生はみんなどこか所属場所を決めるんですけどどこ会場のスクーリング受けてもよくて科目は自由なので興味があればそれこそ東京から北海道に受けに行く人もいるようです。
千葉で開催。東京から移動でもいいのですが、千葉は宿泊して受講する人も多いです＝僕もそうしました。
千葉は放送大学の本拠地なので、学生は申し込むと一泊2000-3000円で泊れる宿泊施設があります（なぞですが3600円の部屋をいつも使ってますがキッチンとか洗濯機とかもついてます。部屋は二部屋あります。）
このnote見る人が東京の人とはかぎりませんが
このホテル代の高い時代に宿泊だけは安くスクーリングを関東の千葉なら受けられます＆JRの遠距離学割も申請できます

【この授業について内容と感想】
実施日は2024年12/7-8の二日でした
（追記：24年後期　評価＝A○いただきました。あこがれの岸根先生からいただいた・・うれしい）

まずタイトルの相対論的量子力学とはなんだ・・・ですが
特殊相対論の要請に従って時間についても空間についても一階の微分方程式で量子力学の運動方程式を書いてみようと試みると微分演算子の前の係数が
非可換な数でなくてはならず４ｘ４の行列になることがわかります。
そうやって出てきた運動方程式はDirac方程式というんですが
それを導いたり、そこから自然と非相対論の量子力学で謎だった電子のスピンとかそれが導出されたときには存在も知られていなかった反粒子（この場合は陽電子）が導かれます。
よほどすごい大学でなければ学部の最後か修士課程で初めてちょっと習うような内容だった（今はそうでもないらしい、大学低学年からやるとこも結構あるとか・・・）

これを導いて非相対論近似でスピンが導出されるところとかを体験してみよう・・・という意欲的な講座でした。
絶対行きたかったので第一志望で入れて抽選に当たりました。

下のシラバスにあるように先生から分厚いPDFが送られてきてこれを教科書としてやります。3週間前に送るから読んでおいてねとのことでしたが3週間前には届かなかったです（笑：たぶんお忙しかったんだろうと・・・）

シラバスでトピックに上がってる物性理論のディラック方程式。。。入門からはじめて
二日で、、、、自分にわかるかなと心配でしたが
とどいたPDFはそこまでのこと書かれてませんでした。先生も力尽きてしまうんだと思います。書物を書くのと同じですし

実際の進行は一日目と二日目の一コマ目まで特殊相対性理論で
「あーこれじゃ特殊相対性理論入門になっちゃう」と先生が冗談言ってましたかなりの時間が相対論に割かれてしまった・・・
量子力学のところがDirac方程式のだいご味なのに・・・

とはいえ僕は工学部の出身で特殊相対論は若いころもきちんと授業受けたことがなくてとても勉強になりました。

肝心のディラック方程式はきちんとなんとか導出までできて
非相対論近似でパウリのスピン方程式がでてくるところはきちんと聞けました。
（若い時に感動した部分です、僕はたまたまやったことを思い出しに行き
　勉強させていただいた感じでした）

ちょっと受講者絞ってやったほうがいいんじゃないかな…と思ったりします。
60人も受講者がいて、ベクトルの線形独立とか知ってる人には当たり前なことを質問・・・そりゃ知らない人にはわからないだろなと思いながらあまりまともに相手してると時間なくなるという感じで先生があまり密には
お答えできないではしょるとこもありました
（放送授業ではとても丁寧にわかりやすい講義をされます。
　こうやって受講者扱うのは不本意だろうとは思います）
>>基礎的な知識（放送大学科目「物理の世界24」で扱われている程度）だけを前提
を満たすのは意外と大変です。「物理の世界24」は意外と哲学的で難しいし＾＾　導入科目と思えないような記述も多いです

アジェンダは意欲的ですが必ずしも計画通りにはいかないものだと思う。
とはいえやはり放送大学の物理筆頭の先生という感じで説明はとても明快で勉強になります
しばらく追いかけたいなと思います

場の量子論とか群論の話が多く毎期内容変えて面接授業をされていますが
たぶんまた資料を改善して似たような講座が開講されると思います
タイトルは変わるので受講制限がかからず毎期連続受講可能だと思います。

パターンとして
１・千葉で新規
２・日本のどっかで看板授業の「ニンジンの色を量子力学の計算で出す話」
の二本立てで講義をされてるみたいです
25年前期は2は茨城（水戸）と京都でされるようです
（実は茨城のはつい最近受けてきました）
いつも日本の地方にでかけてられるのに水戸ならいけるかなと受講しました

1は25年前期は千葉で量子論の基礎という話です
（たぶんJ.J.サクライという人の教科書のようなブラケットの意味をしっかり学ぶというような話だと思います＝先生が若いころ読んで感銘受けたとのことだったので・・）

かなり物理のきちんと深遠な内容をわかりやすくと考えて開講してるけど
受講者多くてきちんと疑問に答えられないというスタイルでおっかけ受講生が日本中から集まってるんだと思います

レポートは2週間で3つの内一つ以上答えなさいという内容でした
１．特殊相対論の速度の合成則をだせ
２．あるディラック方程式を表現変えて（ディラック表現からワイル表現へ）
　　書き換えてみなさい
などの問題でした。
手書きで汚くなってしまいTEXとか数式を書けるソフトを覚えようかなと思いました。
ちゃんと読んでくれると思いますが、ご負担かけてしまうなと・・・

これは物理いずれ真剣にやっていこうという人の科目だと思います
（ちゃんとわかってる人にはもう当たり前のことかもしれません
　なんとなく物理学の理解に憧れてる人の夢をかなえるような
　科目だと思います）

これまでの放送大学スクーリングのレビュー一覧はこちらです

以下シラバス抜粋
【授業内容】
量子力学と相対性理論を融合させた「相対論的量子力学」の入門コースです。基本となるディラック方程式は、素粒子物理学における標準理論や物性物理学にける新規現象の探索において重要な役割を果たします。この授業では扱う内容を絞り、具体的なポテンシャル問題を解く作業を通してディラック方程式とその意味に親しんでいただきます。非相対論的なシュレーディンガー方程式および特殊相対性理論の基礎的な内容についてある程度親しんでいると役立ちます。
【授業テーマ】
第1回ディラック方程式の導出（１）
第2回ディラック方程式の導出（２）
第3回自由粒子の波動関数
第4回ポテンシャル問題とクラインパラドックス：粒子と反粒子
第5回非相対論近似とスピン（１）
第6回非相対論近似とスピン（２）
第7回ディラック方程式からの展開（１）：量子電気力学の概要
第8回ディラック方程式からの展開（２）：物性物理学におけるディラック粒子とワイル粒子
【学生へのメッセージ】
相対論的量子力学は、普通は非相対論的量子力学の長い長い学習が済んだ後に取り上げられます。しかし、相対論と量子論が見事に統合されたディラック理論の本質は、もっと早い段階で学べるものです。この授業では、量子論と特殊相対論についての基礎的な知識（放送大学科目「物理の世界24」で扱われている程度）だけを前提にして、基本事項に的を絞って解説します。この機会に相対論的量子論のエッセンスに触れたい、という方は気楽にご参加ください。
【受講前の準備学習等】
授業の３週間前をめどにキャンパスメールに講義資料をお送りします。それを下読みしておいてください。