一般相対論

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第1部~リーマン幾何学~

ユークリッド空間でのでの内積と距離の関係
曲がった空間での測地線とは何か?
曲面の座標系と基底・計量の関係
円筒の表面が平面と同じ計量を持つことについて
相対論で使う記号法について
相対論で現れる座標系の名称
テンソルの定義から
計量の導入
時空多様体と通常の多様体の比較
平行移動と共変微分
一般の平行移動
測地線の方程式の導出(証明1)
双対ベクトル
テンソルの共変微分
接続係数の変換則
代表的なテンソルの共変微分
計量による接続係数の表示
測地線の方程式の導出(証明2)
測地線の方程式の導出(証明3)
自由粒子は固有時を最大化する経路を選ぶ
測地線の方程式の導出(証明4)
測地線の方程式のニュートン近似
計量条件の導出
リーマンテンソルの導入
リーマンテンソルの対称性について
ビアンキの恒等式

第2部~アインシュタイン方程式~

アインシュタインテンソルの導入
アインシュタイン方程式について
アインシュタイン方程式の左辺を決定する
変分原理からアインシュタイン方程式を導く
重力定数の決定
アインシュタイン方程式のバリエーション
相対論で現れるテンソル量の表

第3部~相対論的宇宙論~

球対称時空の不変距離の導出
バーコフの定理の証明
シュヴァルツシルトの外部解の導出(1)
シュヴァルツシルトの外部解の導出(2)
シュヴァルツシルトブラックホールの物理的解釈
太陽の重力による星の光の屈折について
一様等方空間の計量を求める
リー微分
(おまけ)キリングベクトル
時間発展する一様等方空間の計量(RW計量)
宇宙赤方偏移
RW計量のアインシュタインテンソルを求める
フリードマン方程式を求める
いくつかの宇宙モデル
ド・ジッター解と反ド・ジッター解
3つのド・ジッター解が全て同じ時空を表すことの証明

第4部~ブラックホール~

ブラックホールの数学理論