《2025 宇宙学导论 双语 北京师范大学 32讲 视频教程》

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  课程大纲

引言-概述
课时目标：主要内容：总体概述宇宙学的历史，研究内容，解决的主要问题和当前的研究热点，以及在天文学以至天体物理学中地位。教学要求：了解本课的基本要求和基本内容。
1.1 引言-概述
热大爆炸宇宙论
课时目标：主要内容：介绍宇宙学思想简史；观测(宇宙学)概述；宇宙中的组成；热大爆炸宇宙论的不足；宇宙演化简史教学要求：掌握宇宙的组成和宇宙演化历史。重点、难点：本章重点是宇宙组成；难点是早期宇宙演化史。
2.1 宇宙学思想简史
2.2 观测(宇宙学)概述
2.3 宇宙中的组成
2.4 热大爆炸宇宙论的不足
2.5宇宙演化简史
牛顿宇宙学
课时目标：主要内容：介绍牛顿势能理论和牛顿宇宙动力学教学要求：掌握势能的矢量表达形式和弗里德曼方程。重点、难点：本章重点是弗里德曼方程；难点是弗里德曼方程。
3.1 势能理论
3.2 宇宙动力学
标准宇宙学基础
课时目标：主要内容：介绍时空度规；运动学；红移；膨胀定律；膨胀的本质；动力学；引力场方程导论；弗里德曼方程；宇宙密度参量；弗里德曼方程的解；宇宙的几何； 观测宇宙及其视界；暗能量；经典宇宙学；宇宙学中的距离测量；共动径向距离；光度距离； 角直径距离；宇宙回看时间和年龄；红移计数教学要求：掌握时空、红移和各种距离的概念、宇宙学原理和几何状态、可观测宇宙和各种宇宙模型及其解、各种经典宇宙学检验。重点、难点：重点是标准Friedmann宇宙动力学方程的建立；难点是对Robertson-Walker度规、可观测宇宙和各种距离的理解。
4.1 时空度规
4.2 运动学
4.2.1 红移
4.2.2 膨胀定律
4.2.3 膨胀的本质
4.3 动力学
4.3.1 引力场方程导论
4.3.2 弗里德曼方程
4.3.3 宇宙密度参量
4.3.4 弗里德曼方程的解
4.3.5 宇宙的几何
4.3.6 观测宇宙及其视界
4.3.7 暗能量
4.4 经典宇宙学
4.4.1 宇宙学中的距离测量
4.4.2 共动径向距离
4.4.3 光度距离
4.4.4 角直径距离
4.4.5 宇宙回看时间和年龄
4.4.6 红移计数
暴涨宇宙学
课时目标：主要内容：介绍暴涨的基本概念、条件和动力学；大爆炸宇宙学中的难解之谜 教学要求：掌握暴涨宇宙动力学方程的推导和暴涨的条件。重点、难点：本章重点是暴涨动力学方程；难点是暴涨动力学方程。
5.1. 基本概念
5.2. 条件
5.3. 动力学
5.4. 大爆炸宇宙学中的难解之谜
宇宙微波背景辐射
课时目标：主要内容：介绍微波背景辐射的性质；光子与重子的比率；微波背景的起源。教学要求：掌握微波背景辐射产生的条件和光子与重子的比率。重点、难点：本章重点是微波背景辐射产生的条件；难点是光子与重子的比率。
6.1 微波背景的性质
6.2 光子与重子的比率
6.3 微波背景的起源
宇宙中微子
课时目标：主要内容：介绍中微子的概念和种类，包括无质量和有质量中微子及其特性。教学要求：掌握中微子的概念、种类和特性。重点、难点：本章重点是中微子的概念；难点是中微子的特性。
7.1 无质量中微子
7.2 有质量中微子
早期宇宙
课时目标：主要内容：介绍热历史；核合成之轻元素的起源。教学要求：掌握宇宙早期的热历史过程和轻元素的起源。重点、难点：本章重点是热历史；难点是轻元素起源。
8.1 热历史
8.2 核合成：轻元素的起源
初始奇点和宇宙创生
课时目标：主要内容：介绍介绍宇宙的奇点和量子创生。宇宙在无边界的边界条件下，在标量场的有效势阱中量子创生——WD方程的建立。进一步求解宇宙波函数，给出宇宙创生的几率。教学要求：掌握WD方程的建立和宇宙波函数。重点、难点：本章重点是表征宇宙的量子创生—WD方程的建立；难点是奇点的概念。
9.1初始奇点和宇宙创生

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