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宇宙学导论(双语)
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spContent=课程负责人张同杰老师自2003年从加拿大多伦多大学访问回国起至今,在天文系开设本科生专业基础课 《宇宙学(导论)》(双语),该课程曾经获得多次学校教改项目资助进行建设。 《宇宙学(导论)》(双语)属于天文系、物理系和数学系等数理基础要求较高的本科生专业基础课,已在北师大天文系讲授18次之多,是国内少数开设较早的本科生宇宙学课程。 该课程适合已经修过高等数学、普通物理学、理论物理学、数学物理方法和天文学导论等课程的天文系、物理系和数学系大三以上年级的学生选修,也适合其他本科低年级或者本科非天文专业的研究生选修学习。该课程是研究生阶段宇宙学研究方向的必修基础课程。 教材:《宇宙学导论》(张同杰、刘文斐和李时雨编著),2021年7月科学出版社出版。参考书:1. 英文讲义 (张同杰主编)。2.Andrew Liddle. An introduction to modern cosmology: Third Edition. John Wiley & Sons, Ltd. 2015。
—— 课程团队
课程概述

宇宙学是在整体上研究宇宙的诞生、演化和结局的天体物理科学。其英文 Cosmology来自Cosmos即宇宙、秩序和和谐,隐含着人类对宇宙的美好向往,即和谐美好的宇宙之美,也是宇宙时空的终极之美。

近十几年来,宇宙学课程在国内外大学物理系和天文系相继开设,但是大部分针对研究生而言,有的课程只是兼顾一下高年级本科生而已。然而单独为本科生开设的宇宙学课程不多,主要原因是本科生没有学习广义相对论,这也是本科生和研究生宇宙学的分水岭。大学天文系和物理系的本科学生如果不学一门宇宙学课程,其天文和物理知识结构则不完整,也不利于其后续的研究生学习。

本课程《宇宙学(导论)(双语)属于天文系和物理系本科生专业基础课。本课程本着 “有所为有所不为的教学原则,讲授标准(或者大爆炸)宇宙学、或者零阶(或者平滑)宇宙学的最基本内容,因此本科生没有广义相对论基础也能够学习。

 

课程内容:引言-宇宙学概述;热大爆炸宇宙论;牛顿宇宙学;标准宇宙学基础;暴涨宇宙学;宇宙微波背景辐射;宇宙中微子;早期宇宙;初始奇点和宇宙创生。书每章节都配有难度适中的练习题和答案。

 

教学方式:线上教学方式。

 

学习方式:研究型学习与自主性、探索性学习相结合,加深对宇宙学知识的理解。

 

本课程的特色双语教学,英文教材讲义与国际接轨;教学内容和方式与国际教学和研究前沿紧密联系;本科生可花费最短的时间了解国际前沿,很快进入科研状态;在授课中强调本科学生自主学习、学生互动和师生互动,激发本科生产生科学想法(Idea),培养了学生的科研悟性和创新能力。

 

教学目标:学习本课程后能够使学生利用已有的数理知识,推演宇宙的整个演化过程,掌握阅读宇宙学文献的技能。使学生唤起对我们的宇宙深入理解和研究的向往。使学生深入地理解数学、物理、以及宇宙的和谐的美,培养学生正确的世界观和的宇宙观。



 

授课目标

使学生掌握的能力与技能:利用已有的数理知识,推演宇宙的演化过程,培养初步阅读宇宙学文献的技能。使学生具有的态度与情感:使学生唤起对我们居住的宇宙的向往。深入理解数学、物理、以及宇宙的和谐的美,培养学生的宇宙观。

课程大纲
预备知识

高等数学、普通物理、理论物理。

参考资料

参考书、文献和网站:

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[3]. 张同杰,于浩然翻译。现代宇宙学(现代物理基础丛书-78)。北京:科学出版社, 2016

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常见问题

1.本科生没有广义相对论基础是否能够学习宇宙学?

2.宇宙的年龄是如何测量出来的?

3.宇宙在遥远的未来将会走向何处,结局如何?

4.学习宇宙学有用吗?