特色课程
所在位置: 首页» 特色课程
从爱因斯坦到霍金的宇宙
发布时间:2019-08-12     浏览量:

课程名称: 从爱因斯坦到霍金的宇宙

英文名称:The universe from A.Einstein to S.W.Hawking

课程编号GEN04503

所属模块

数理基础与科学素养

学分数2

适用专业

理工文史农医各科

学时数32

开设学期(春季、秋季、夏季小学期)

春季

【已开设次数】 20多次

【建议选课人数】

300-400 需要助教

授课教师姓名】 赵峥

授课教师职称】 教授,博导

授课教师联系方式zhaoz43@hotmail.com

开课单位】物理学系

【先修课要求】

一、课程简介

本课程是一个适应面较宽的科普讲座,多年来在鸿运国际hv522、中科院研究生院、鸿运国际hv522工业大学、鸿运国际hv522交通大学及鸿运国际hv522外国语大学作为跨专业的校际选修课深受研究生和本科生的欢迎。

本课程主要介绍物理学和天文学发展的不平凡历程和一些最新成果,特别是有关相对论、黑洞和宇宙演化的知识。本讲座收集了许多科学家的珍闻趣事,介绍了一些重大科学发现的曲折过程。希望广大听众能在轻松、愉快的的情况下听完本讲座,并有所收益。讲座中列举了许多事例来说明: 历史上,青年是科学发现和科技创新的主力军。希望有志于科学研究和科技创新的年青人能从讲座中得到一些启发,增强自己的研究和创新能力。

为了使听众看清人类在自然界的位置,看清今天的科学在人类历史上的地位,本讲座特别介绍了地球上文明的起源和进步,介绍了自然科学的诞生和发展。本讲座以哥白尼、伽利略、牛顿和爱因斯坦的贡献为主线,来描述自然科学的重大成就和重要思想。以霍金和彭若斯的贡献为核心,来阐述当代的时空理论,介绍相对论研究的前沿和最新成果。

主讲人力图使物理思想的介绍具有趣味性,同时把科学史揉到其中。使学生能在避开繁杂的数学计算、较为轻松的情况下,掌握深奥理论的主要思想,了解科学发现和科技创新的曲折历程, 学到科学研究和科技创新的方法。

 

二、课程目标

通过本课程的学习

1、使学生了解自然科学和人类文明发展的过程;

2、了解物理学与天文学的科研前沿;

3、提高学生的科学素养,帮助他们树立正确的宇宙观和世界观;

4、提高学生的学习兴趣,提高创新能力。

 

三、教学内容和学时分配

(一)总论(或绪论、概论等) 2 学时(课堂讲授学时+课程实验学时

主要内容:介绍什么是物理学和自然科学,简介物理学发展史,介绍本课程内容和目标

教学要求:了解上述内容

课前学习要求:

重点、难点:

其它教学环节:

(二)第一章 爱因斯坦和量子论与相对论的诞生 3 学时(课堂讲授学时+课程实验学时

主要内容:相对论诞生前的物理学;爱因斯坦的丰收年;相对论的创建历程;狭义相对论的内容

教学要求:了解爱因斯坦的成才之路,了解狭义相对论的基础原理和主要内容

课前学习要求:

重点、难点:大致理解狭义相对论的基础原理和主要内容

其它教学环节:读参考书

(三)第二章 探索无穷小---激动人心的量子物理 3 学时(课堂讲授学时+课程实验学时

主要内容:原子物理学的发展;人才特别快车;矩阵力学与波动力学;关于量子论的学术论战;波粒二象性简介

教学要求:了解量子论的建立历程,理解波粒二象性,了解量子论如何在争论中发展

课前学习要求:

重点、难点:理解波粒二象性

其它教学环节:读参考书

(四)第三章 放射性与原子弹 3学时(课堂讲授学时+课程实验学时

主要内容:中子的发现过程;裂变与链式反应;原子弹与氢弹的研制;核能的和平利用;反应堆与托卡马克

教学要求:了解裂变与聚变的初步原理,了解核物理发展的艰辛历程,和平利用核能的现状与前景

课前学习要求:

重点、难点:原子弹与氢弹的物理原理;和平利用核能的前景

其它教学环节:读参考书

(五)第四章 探索宇宙的历程 3 学时(课堂讲授学时+课程实验学时

主要内容:从中心火到地心说;哥白尼与日心说;伽利略与土星的光环;开普勒的苦难历程与伟大发现;牛顿与万有引力

教学要求:了解人类对宇宙的认识历程、探索的艰辛和付出的代价

课前学习要求:

重点、难点:开普勒三定律与万有引力定律的发现

其它教学环节:读参考书

(六)第五章 弯曲的时空---广义相对论 3 学时(课堂讲授学时+课程实验学时

主要内容:狭义相对论的困难;等效原理;非欧几何简介;广义相对论的基本内容和实验验证;相对论的进展

教学要求:了解非欧几何和广义相对论建立的艰苦历程,简单理解弯曲的时空

课前学习要求:

重点、难点:对弯曲时空的理解

其它教学环节:读参考书

(七)第六章 白矮星、中子星与黑洞 3 学时(课堂讲授学时+课程实验学时

主要内容:恒星演化的历程;白矮星与中子星;超新星爆发;对黑洞的早期认识

教学要求:了解恒星演化的历程、形成黑洞的可能性,知道什么是白矮星、中子星和黑洞,知道超新星爆发

课前学习要求:

重点、难点:恒星演化历程,黑洞简介

其它教学环节:读参考书

(八)第七章 霍金与黑洞 3 学时(课堂讲授学时+课程实验学时

主要内容:黑洞的“激发态”;霍金简介;黑洞的温度和热辐射;真空的边界效应与热效应;师大课题组对黑洞的研究;信息疑难与霍金打赌

教学要求:了解霍金的成才之路和科研成就,了解黑洞的热性质,关于黑洞的信息疑难等争论,了解我校师生在这一领域的工作

课前学习要求:

重点、难点:了解黑洞的量子效应与热效应

其它教学环节:读参考书

(九)第八章 星空与太阳系 3 学时(课堂讲授学时+课程实验学时

主要内容:太阳和月球;八颗行星及卫星;小行星与彗星;星空巡礼;星系与星系团

教学要求:了解我们的太阳系,了解如何认识星空,了解星系与星系团

课前学习要求:

重点、难点:太阳系中的行星、卫星、小行星与彗星

其它教学环节:读参考书

(十)第九章 膨胀的宇宙、时空隧道与时间机器 3 学时(课堂讲授学时+课程实验学时

主要内容:膨胀的宇宙;关于大爆炸宇宙的错误观念;时空隧道;时间机器

教学要求:了解膨胀宇宙模型及其观测证据,澄清流行的对大爆炸宇宙模型的错误认识,了解什么是时空隧道,了解制造时间机器的可能性

课前学习要求:

重点、难点:了解宇宙学红移不是多普勒效应,听懂什么是时间隧道和时间机器

其它教学环节:读参考书

(十一)第十章 人类文明的诞生与演化 3 学时(课堂讲授学时+课程实验学时

主要内容:海洋文明与大河文明;探索人类的童年;人类文明的进步

教学要求:介绍人类探索文明起源的历程,介绍东西方文明的诞生和发展,了解中华民族对人类文明发展的重大贡献,了解中国青年肩负的历史使命

课前学习要求:

重点、难点:人类文明的起源,东西方文明的相互影响

其它教学环节:读参考书

 

四、教材与学习资源

参考教材:《物理学与人类文明十六讲》,高等鸿运国际鸿运国际欢迎你出版社,赵峥

《时间简史》,湖南科技出版社,霍金

《探求宇宙的秘密》,鸿运国际hv522师范大学出版社,赵峥

《相对论百问》,鸿运国际hv522师范大学出版社,赵峥

《物含妙理总探寻》,清华大学出版社,赵峥

视频: 赵峥 鸿运国际鸿运国际欢迎你部精品公开课“从爱因斯坦到霍金的宇宙”(12课时)

赵峥 学术视频 “从爱因斯坦到霍金的宇宙” (30课时)

 

五、教学策略与方法建议

 

 

六、考核方式

平时小测验

期末写学习收获

 

 

 

编写日期】:2014.11.28