课程概述

 《 从宇宙到夸克》课程诞生于世纪之交,一直由余虹教授执教,至今已有20年历史,是大连理工大学人文类,半文半理类本科生的必修课,是辽宁省的教改项目,旨在提高学生(主要是人文类)的科学素质而设置的课程。因为身边常常出现一些不科学的声音。比如,生活本来是七色的,可是,老师爸妈用考试的滤光片把生活滤得只剩下白色。(摘自电视连续剧《哎哟,妈妈》)——显然从编剧、编审到导演、演员都不知道滤光片的作用绝不会滤成白色。比如,舞台上是金子总会发光的喊声——鼓励人不要泄气,没错。大部分人显然对发光和反光的区别并不清楚。当你看到金子的亮光时多半是金子反光而不是发光。是石头也可以发光(撞击两块石头会冒火星),砧木取火告诉你木头也会发光——光到底怎么被发出来的——学了本课程你就知道了。

    课程配有清华大学出版社出版的纸质教材《从宇宙到夸克》。

    2013年《从宇宙到夸克》课程成功获准为国家精品视频公开课。2017年又进行了新的顶层设计,重新录制,559分钟的在线课程令你耳目一新。它适合于所有大学生、中学生及社会好学人士了。

   课程分为四章54讲:第一章遨游太空,主要介绍天文测量、宇宙天体的形成及生命历程。第二章相对论,介绍狭义相对论和广义相对论的基本原理,体会爱因斯坦的思维实验。在利用卫星导航已经成为普通人日常行为的今天,高速运动中测量修正应该作为常识了解,至于引力红移、光线弯曲、宇宙的未来则是训练学生形象思维与逻辑思维的好课题。 第三章家园趣事,则是用物理学解释身边的现象,包括什么是核反应、光是怎么被发出、极光怎么形成、潮汐的由来、惯性力之谜、蓝天白云彩虹等等。 第四章 探幽微观,介绍看不见摸不着的原子、亚原子世界的秘密……内容涉及面甚广,从宇宙学到核物理,从相对论到量子论,从古老的物理学到现代物理科学前沿,没有艰涩的数学,只有有趣的物理,让我们一起在知识的海洋里享受吧。

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


预备知识

中学几何数学、简单的微分名词含义。

授课大纲

第1周教学内容(01~05)

04.天体的亮度与等级

05.绝对星等与光度

01从宇宙到夸克简介

02物质与基本相互作用

03.测量恒星到地球的距离

第2周教学内容(第一章06~11)

06.测量恒星表面温度

07.恒星的诞生

08.恒星的生命历程

09.恒星的质量与命运

10.史瓦西半径——黑洞形成的条件

11.黑洞的特点

第一章 单元测验

第3周教学内容(第二章12~14)

12.伽利略相对性原理和牛顿绝对时空理论

13.光速不变原理的建立

14.狭义相对论的基本原理

第二章 相对论简介单元测验

第4周教学内容(第二章15~18)

15.同时的相对性

16.时间膨胀

17.长度收缩

18.质量与能量

第5周教学内容(第二章19~23)

19.广义相对论的等效原理

20.空间弯曲VS万有引力

21.爱因斯坦思维实验一

22.爱因斯坦思维实验二

23.光线在引力场中弯曲

第6周教学内容(第二章24~27)

24.水星轨道进动

25.引力红移——引力场中时间变慢

26.哈勃定律与宇宙学红移

27.宇宙的过去未来

第7周教学内容(28~32)

28.了解太阳

29.核反应浅释

30.太阳风“吹出”的极光

31.用光谱测量太阳的成分

32.太阳系简介

从宇宙到夸克 第三章单元测验

第8周教学内容(第三章33~38)

33.地球的结构

34.惯性力之谜

35.惯性力影响下的重力加速度

36.放射性同位素和地球的年龄

37.散射出的蓝天白云红日

38.色散与彩虹

第9周教学内容(第三章39~43)

39.谁在搅动海洋潮汐

40.光是什么?怎么来的?

41.光的特性之一(波动性)

42.光的特性之二(偏振性)

43.光的特性之三(粒子性)

第10周教学内容

44.微观粒子家谱

45.发现电子——汤姆孙原子模型

46.原子核的秘密之一——发现质子

47.原子核的秘密之二——争相出台的原子模型

从宇宙到夸克 第四章 探幽微观单元测试

第11周教学内容(第四章48~51)

48.型原子核的秘密之三——“质子+中子”胜出

49.强子之谜

50.囚禁中的夸克

51.核式模型又起风波——玻尔能级概念挽救

第12周教学内容(第四章52~54)

52.微观世界奇遇

53.量子理论的基本原理

54.用量子理论解释微观世界

参考资料

《从宇宙到夸克》 余虹 主编 清华大学出版社

常见问题

形象思维与逻辑思维,对物理图像的理解。