南京大学

天文探秘

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课程概述

天文学是六大基础学科之一,与人类的文明程度密切相关,其研究内容包含了一些长期以来人类需要回答的根本性问题,例如:宇宙是如何起源的?其它星球上是否有生命?……天文学的研究囊括了几乎所有的自然现象,从不可见的基本粒子及宇宙大尺度结构到空间与时间的本质,并提供了一个框架来说明自然现象的统一性以及解释这些现象的科学理论天文学在探索宇宙自然规律、促进其它自然学科的发展、推动技术进步和提高全民素质教育中有着不可替代的作用,是当代最活跃的前沿学科之一。


这门课程是为南京大学天文与空间科学学院低年级本科生开设的2个学时选修课程,主讲教师团队是由五位活跃在天文学研究最前沿且授课经验精湛的老师组成。课程主要简单介绍天文学的基本知识及最新进展,涉及面广,覆盖了宇宙和星系、引力和暗物质、恒星和致密星(黑洞)、太阳和空间物理,以及系外行星等多个领域和方面。在感受科学人文精神的同时,可用于拓宽学生的知识面,激发学生对自然科学的兴趣。


本课程有以下特色:

1.知识高度浓缩,信息量大:覆盖了从行星、恒星、星系到宇宙不同层次的天文学研究对象以及天文中不同分支的内容。能够让有兴趣的学生迅速对天文学中的一些重大问题快速产生感性认识。

2.注重趣味性和严谨性:基于通识的层次,配有大量精美图片、图表和视频,寓教于乐。形象生动,除能够激发学生兴趣外,更多的是能帮助学生直观快捷地了解某些天文现象及天体物理学问题,高效地抓住现象背后的本质。

3.适合不同层次学生的要求:在深入浅出地讲解知识和解答问题的过程中,启发引导学生,帮助他们初步养成科学思维方式,提高科学素养。

4.注重培养学生的探索精神:让学生形成一定的去伪存真的科学评判力,习惯以批判性眼光来看待前人的工作,培养学生不断探索、勇于创新的科学精神。

证书要求

本课程共有十个章节,每章节学习完成后,需要完成相应的测试题,共100题,总计100分。最终成绩即为每章节测试题得分之和,60分及以上为合格,90分及以上为优秀。

预备知识

本课程是为天文学专业一年级学生设立的基础课程,起点较低,学习者拥有高中基本的数学、物理知识即可。

授课大纲

本课程总共十周,由五位老师共同授课、每人两周。课程以介绍基本知识为主,尽量避免复杂公式的推导和计算,所以难度不大,但知识点比较多。学习者通过观看视频学习,然后完成每周小测即可。


第一章:本章节主要介绍现代宇宙学理论的相关内容,包括宇宙的形成与演化。我们通过现代高技术的观测得到宇宙各方面的信息,并利用超级计算机进行数值模拟来研究和对比,欲以究天人之际。


第二章:本章节主要介绍星系相关的内容,包括星系的产生和相互作用、以及其表现出的各种形态。人类历史相较于宇宙只是弹指之间,但我们能够利用超级计算机的模拟、来还原宇宙星系演化与并和的壮丽画面。


第三章:本章节主要介绍广为人知的牛顿万有引力的相关内容。万有引力定律是天文学发展的基础,也是万物之所以会形成和存在的基本。本章从引力的经典描述到时空弯曲的广义相对论理论。


第四章:本章节主要介绍宇宙中一类特殊的物质——暗物质,作为一种重要却又无比神秘的东西,人们对它充满了兴趣。本章介绍它的发现、研究和寻找工作。


第五章:本章节主要介绍与我们日常生活息息相关的一个天体——太阳,包括太阳的震动、内部情况、太阳风,以及常见的一类现象——太阳黑子。


第六章:本章节主要介绍太阳的爆发活动的相关内容,包括耀斑、日冕物质抛射以及各种强烈的波动等等。太阳本是个循规蹈矩的中年大叔,只是发起脾气就太可怕了。


第七章:本章节主要介绍恒星结构和演化的相关内容,包括最基础却又很重要的问题——恒星为什么会发光,以及恒星生命的最后一刻——绚丽的爆炸。正是由于这一颗颗恒星的照耀,我们才能看到宇宙中如此美丽的景象。


第八章:本章节主要介绍恒星终结与重生的相关内容,包括恒星最后的命运、以及涅槃重生。浩瀚的宇宙,这些恒星又能给我们带来怎样的震撼。


第九章:本章节主要介绍系外行星相关的内容,包括系外行星的发现、探索和形成。地球(太阳系)是及其特殊的,正是因为这个特殊性从而创造出我们人类。或许,通过观察系外行星的形成和演化过程,可以帮助我们进一步探寻人类起源等问题的答案。



第十章:本章节主要介绍系外行星相关的内容,包括通过研究得到的一些初步成果、以及系外行星演技的将来。太阳(银河系),都只是宇宙中普通的恒星(星系),在浩瀚宇宙的那一头、是否也存在着生物和文明?这有待于进一步的探索。


授课老师
李向东

李向东

教授

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