广义相对论（天文方向）

课程编码：180201070400P1003H 英文名称：General Relativity (Astronomy) 课时：60 学分：3.00 课程属性：学科核心课 主讲教师：高长军等

本课程是为天文学科各专业博士、硕士研究生开设的专业核心课程，是星系宇宙学研究领域研究生的必修课程，同时也可作为物理专业研究生、物理和天文专业高年级本科生的选修课程。本课程主要介绍狭义相对论（SR）和广义相对论（GR）理论的基本理论, 同时也涵盖了一些经典和现代天体物理的实验检验。具体内容包括狭义相对论的基本理论、广义相对论的数学基础、广义相对论的基本原理和引力场方程、场方程的精确解----黑洞、广义相对论的经典实验验证、广义相对论的现代天体实验检验、场方程的弱场近似与引力辐射。通过本课程的学习，希望学生能够基本掌握狭义与广义相对论的基础理论、经典和现代实验检验中的基本概念、主要检验方法和重要结果，了解黑洞物理领域主要的研究手段、未解决的问题和研究方向，奠定引力波研究的理论基础，为进一步在天体物理、理论物理、宇宙学、黑洞物理和引力波天体物理方面的学习和专业研究打下坚实的基础。

基础物理、理论力学、电动力学等

第一章 GR的物理准备 8学时 高长军
第1节 Newton引力及其困难
第2节 狭义相对论
第二章 GR的数学基础 15学时 高长军
第1节 引言
第2节 张量代数
第3节 平移和测地线
第4节 张量分析
第5节 曲率张量
第三章 GR的基本原理及场方程 11学时 高长军
第1节 等效原理及其应用
第2节 引力及其影响
第3节 Einstein场方程
第4节 变分原理
第四章 GR的精确解－黑洞 8学时 闫昌硕
第1节 史瓦西黑洞
第2节 Kerr(克尔)黑洞
第3节 黑洞热力学
第五章 GR的经典实验验证 4学时 高长军
第1节 测试粒子的运动方程
第2节 引力偏折
第3节 雷达的回波延迟
第4节 水星的近日点进动
第六章 GR的现代天体实验检验 7学时 闫昌硕
第1节 银河系中心的黑洞
第2节 黑洞成像
第3节 黑洞自旋的测量
第七章 弱场近似与引力辐射 7学时 高长军
第1节 弱场近似
第2节 引力波的产生
第3节 黑洞微扰理论

高长军，中国科学院国家天文台研究员，博士生导师。长期从事广义相对论、引力理论、暗能量宇宙学以及黑洞物理等方面的研究。，共发表学术论文60余篇，被引用1300多次。先后承担和参与国家自然科学基金项目4项，目前正参与国家重点研发计划2项。曾获得清华大学优秀博士后和上海市自然科学二等奖等荣誉。 闫昌硕，女，1981年出生，中国科学院国家天文台副研究员，2010年毕业于中科院高能所并获得博士学位。2010年至2014年在国家天文台从事博士后研究，于2014年入职中科院国家天文台工作至今。主要从事活动星系核，双黑洞和引力波方面的研究。研究成果发表于国际知名期刊，总计18篇。先后承担国家自然科学基金项目1项、参与国家重点研发计划2项。聂俊丹，中国科学院国家天文台副研究员，硕士生导师。国际DESI暗能量光谱巡天项目创始成员，CSST中国空间站巡天望远镜数据处理团队主管设计师。研究方向:大视场巡天，宇宙小尺度结构，变星。发表SCI文章60余篇，引用2000余次。软件著作权多项，国际核心期刊审稿人。主持国家自然基金项目，北京自然基金面上项目，参与重点研发项目，csst巡天项目专项基金。