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趣谈天体物理
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spContent=爱因斯坦曾说:这个世界最不可理解的事就是它居然是可以理解的;如果您不能够给出简单的解答只能说明您了解得不清楚;当答案简单时便是上帝在回答。“趣谈天体物理”课程,将结合一些物理学常数,运用量纲分析的方法,尝试来理解世界为什么是这样?并尝试对宇宙中不同层次的天体形成整体的图案。
—— 课程团队
课程概述


      《趣谈天体物理》的内容,最先来自于2007年春季我在美国访学时给研究生开设的研讨课程,当时美国相对论引力物理学界资深教授Richard Price对此给予了极高评价。从2007年开始,将该内容加入到南京大学天文学院研究生核心课程《恒星结构与演化》中。从2010年秋季结合中学生的理解力将内容重新整合,加入到天文学院一年级本科专业选修课程《天文学漫谈》和《初等数理天文》课程中。


     课程是对部分天体物理内容的高度浓缩,充分运用了量纲分析的方法。


     经历十年课堂教学锤炼,课程有以下特点:

     1.知识高度浓缩,信息量大:覆盖了从planck尺度,到原子、行星、恒星、星系、宇宙不同层次的天文学研究对象,涉及部分经典物理、量子力学、相对论、宇宙学的知识,能够让学习者快速对天体物理学中的一些问题产生感性认识。

     2.注重趣味性和严谨性:配有大量精美图片,内容绝非仅限于科普的层次,涉及较深的物理学和天文学知识,能够帮助学习者抓住某些天体物理问题背后的本质。

     3.适合不同层次学习者的要求:以问题为导向,尽量用直观、浅显的方式讲解知识和解答问题,并将结合学习者的反馈,通过富文本或录屏方式增加相应内容。

     4.注重培养探索精神:试图帮助学习者形成一定的去伪存真的科学评判力,以批判地眼光看待前人的工作,并尽量结合部分天体物理问题帮助学习者初步养成科学的思维方式,融会贯通地运用知识去解决问题。

 

    本课程是对物质世界的尺度的旅行,希望让学习者感受自然科学的魅力,感受“Physics is simple but subtle”,为提高科学素养服务。



授课目标

面向对天体物理学有兴趣,并试图去深度了解的学习者。


希望通过这门课程的学习,让学习者能体会科学的精神,感受自然科学的魅力,并初步尝试用科学的方法来解答部分天体物理问题。




成绩要求

每章节学习完成后,需要完成相应的测试题,共70题,总计70分。

最终课程学习结束后,需完成期末考试,共20题,总计20分。

随堂布置的课程讨论的参与表现情况,总计10分。


最终成绩即为每章节测试题与期末考试得分与课程讨论的参与表现情况成绩之和,60分及以上为合格,80分及以上为优秀。


课程大纲
预备知识

具备高中以上数学、物理基础。

会根据学习者在学习过程中遇到的困难适当做些相应补充。


参考资料
  1. V. F. Weisskopf, Of atoms, mountains, and stars: A study in qualitative physics, Science, 187, 605, 1975

  2. B.J.Carr & M. J. Rees, The anthropic principle, and the structure of the physical word, Nature 278, 605, 1979

  3.  W. H. Press & A. P. Lightman, Dependence of macrophysical phenomena on the value of  the fundamental constants, Phil. Trans. R. Soc. Lond. A 310, 323, 1983,

  4. T. Padmanabhan, Theoretical Astrophysics, V 1,  Chap. 1 Order of magnitude estimates.

  5. 《千亿个太阳》,鲁道夫·基彭哈恩,湖南科学技术出版社,2018

  6. 《六个数-塑造宇宙的深层力》,马丁·里斯,上海科学技术出版社,2009