Course description

《宇宙新概念》课程简介与教学目标

主要授课老师:王元君、况小梅


课程简介:本课程将介绍宇宙学一个世纪以来的精彩发展。人类对星空自古抱有好奇与敬畏之心,然而对宇宙展开正式的研究,自爱因斯坦发表广义相对论以来不过短短100多年。然而我们已经发现好些令人震撼的事情,例如:

【1】宇宙不是静止不变的;它在加速膨胀。

【2】宇宙有一个开始 – 它是在所谓“大爆炸” (Big Bang) 中诞生的。

【3】我们迄今认识到所有已知的物质不过是宇宙总成分的5%, 其余为本质尚不明的“暗物质”与“暗能量”。

这几年来黑洞物理也有很多发展,例如成功探测到了黑洞碰撞时产生的“时空涟漪” 引力波,以及视界望远镜“拍”到了第一张黑洞照片等。随着科技的进展,21世纪是宇宙学与引力的黄金时期,且让我们一起追寻理论物理学家的脚步,了解宇宙的过去与未来!



种种新颖的有趣发现引发其他各种问题,比如:宇宙的大爆炸是如何发生的?大爆炸之前有没有宇宙?为什么时间有方向性?时光旅行是否可行?是否有额外的空间维度?黑洞是否通往其他宇宙?掉入黑洞的人命运如何?宇宙是否只有一个,还是多重的?我们这个课程将首先介绍基本的已知现代物理概念,包括相对论与量子力学等,再把这些知识应用到宇宙学上,最后介绍最前沿的研究工作与理论。


教学目标:了解宇宙学的基本原理,包括其起源、结构、演化等。通过宇宙学为主题了解现代理论物理学的重要概念,包括量子力学、相对论、天体物理、热力学等。


本课程希望透过此通识课,让同学们能认识建立在严谨科学证据上的现代宇宙学、通过宇宙学为主题培养对物理的兴趣、希望同学们能保持一份对大自然的敬畏和好奇心、甚至拓展同学们的宇宙观, 从而反思在浩瀚宇宙中的人生意义。




教材、参考书与考核方法

教材: 教师讲义

参考书:

【1】“A Brief History of Time” (《时间简史》),Stephen Hawking (科普)

【2】“Universe in a Nutshell” (《胡桃裡的宇宙》), Stephen Hawking (科普)

【3】 “From Eternity to Here” (《从永恒到此刻:探求时间的终极理论》),Sean Carroll (科普) 

【4】 “Your Cosmic Context: An Introduction to Modern Cosmology”,Craig Tyler and Todd Duncan(半科普)

【5】“Astrophysics for People in a Hurry”(《给忙碌者的天体物理学》),Neil deGrasse Tyson (科普)



教学大纲:

【1】   从星象到天文学

【2】   从创世神话到宇宙学

【3】   认识宇宙的方法:观测与理论

【4】   爱因斯坦追光:狭义相对论

【5】   引力是什么?从牛顿苹果到爱因斯坦的电梯

【6】  光是粒子还是波?(I)

【7】   薛定谔的猫:量子的世界

【8】   光是粒子还是波?(II)

【9】   粒子物理的世界

【10】  光阴为何一去不复返?热力学与熵

【11】  黑洞与虫洞

【12】  时空的涟漪:引力波

【13】  宇宙的黑暗面:暗物质与暗能量

【14】  全息原理

【15】  量子引力的梦 
【16】 前沿浅说







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The Center for Gravitation and Cosmology (CGC) is a research center founded in 2017 at Yangzhou University, in the Jiangsu Province of China. It is an initiative of the BRICS-Association of Gravity and Cosmology, with support from the BRICS countries (Brazil, Russia, India, China and South Africa). The center is currently hosted on the 3rd floor of the College of Physical Sciences and Technology building, on the scenic Slender West Lake campus. 

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