定性与半定量分析

课程编码：180201070400P1008H 英文名称：Qualitative and Semi-quantitative Analysis 课时：50 学分：2.50 课程属性：学科核心课 主讲教师：王有刚等

本课程是为天文学科天体物理专业研究生开设的专业基础课，也可供相关物理专业研究生或天文工作者选修。该课程介绍天体物理中各种尺度、量纲的分析和应用，结合实际例子来探讨天体物理以及其它学科中的一些物理机制和快速估计的方法。课堂讲授着重分析概念，有少许数学推导，鼓励学生对量级估计方法的实际应用。通过本课程的学习，要求学生掌握天体物理中常见的基本尺度、量级概念和分析方法，养成用量级估计的良好思考习惯。

基础天文学

第一章 量级估计概述、对称性和对称自发破缺 4学时 朱炜玮
第1节 量级估计概述
第2节 对称性的概念以及各种对称性
第3节 对称性和守恒律
第4节 宇称不守恒与CPT变化
第5节 对称性自发破缺的概念和实例
第二章 单位制和量纲 4学时 王有刚
第1节 物理世界的层次
第2节 常用天体物理常数（必记）
第3节 单位制和量纲
第4节 量的乘除和求幂定义
第三章 Π定理及应用（dy） 3学时 朱炜玮
第1节 Π定理及证明
第2节 Π定理的应用
第3节 Π定理应用的集中情况
第4节 Π定理的若干应用
第四章 天文中的误差估计 3学时 朱炜玮
第1节 误差来源
第2节 参数的误差估计
第3节 常见误差估计方法
第4节 检验方法——如何批判和自我批判
第五章 量级估计的方法和技巧 3学时 王有刚
第1节 分而治之(divide and conquer)
第2节 以虚代实（lie skillfully）
第3节 游而击之(guerrilla warfare)
第4节 凭直觉猜测（talking to your gut）
第5节 交叉确认(cross-check)
第6节 单位、极限、对称性
第7节 标度关系
第六章 天文观测的及相关标度 3学时 朱炜玮
第1节 灵敏度与分辨率
第2节 空间测量，时间测量的极限精度
第3节 高精度检验广义相对论
第4节 天体望远镜设计中的标度和极限
第七章 天体物理中的稳定和不稳定性举例 3学时 王有刚
第1节 维里定理、动力学稳定性
第2节 爱丁顿光度、吸积率和双星演化
第3节 爆炸模型、激波和粒子的能量
第4节 维恩定理
第八章 天体物理中的常见模型 3学时 朱炜玮
第1节 眼花缭乱的涡旋
第2节 各式各样的喷流
第3节 无处不在的幂律
第4节 声波、重力波、密度波、几率波
第九章 从原子到分子 3学时 朱炜玮
第1节 从原子到分子的尺度
第2节 从原子到分子的辐射和吸收
第3节 从原子到分子的天文观测
第4节 尘埃是什么？星际介质的主要成分
第5节 从分子云到原恒星的图景介绍
第十章 从行星到太阳系 3学时 王有刚
第1节 单体问题
第2节 双体问题
第3节 三体问题
第4节 太阳系内的天体
第十一章 从恒星到银河系 3学时 王有刚
第1节 恒星的一生
第2节 银河系的结构
第十二章 河外星系 3学时 王有刚
第1节 星系的形态学分类，从旋涡星系到椭圆星系
第2节 星系的形成与演化综述，自演化理论和并合理论，从蓝云、绿谷到红星系
第3节 星暴星系和宇宙的恒星形成历史
第4节 活动星系核和超大质量黑洞
第十三章 星系团和宇宙大尺度结构 3学时 王有刚
第1节 星系团物理（包含x-ray的各种scale relation）
第2节 宇宙大尺度结构 （Olbers paradox）
第十四章 极端特殊天体 3学时 王有刚
第1节 (自)引力最大的天体-黑洞；磁场最高的天体-中子星
第2节 强引力和引力波
第3节 类星体、脉冲星、快速射电暴
第十五章 如何探索地外生命？ 3学时 王有刚
第1节 地外行星的搜索
第2节 地外生命和SETI项目
第3节 宜居带的定义
第4节 回答？不回答？
第十六章 期末考试 3学时 王有刚
第1节 期末考试

王有刚：国家天文台研究员，主要研究领域是宇宙大尺度结构、星系动力学、星系形成与演化; 戴昱：国家天文台研究员，主要研究领域是星系形成与演化，活动星系核，恒星形成。
朱炜玮，国家天文台研究员，脉冲星与引力物理团组首席、入选国家青年千人计划、中国天眼（FAST）首席科学家。主要研究领域为射电脉冲星观测和引力理论检验。参与了北美纳赫兹引力波天文台和欧洲脉冲星测时阵研究团组，利用脉冲星测时高精度检验了引力常数稳定性和引力对称性等基本物理原理。 作为美国Arecibo望远镜PALFA脉冲星巡天组成员，开发了世界首个基于深度学习人工智能的脉冲星筛选方法。现任职国家天文台，利用FAST开展脉冲星、快速射电暴搜寻和相关观测研究，开发基于GPU和深度学习的脉冲星、快速射电暴搜寻软件。