引力论与宇宙学
课程编码：280216070201P3004
英文名称：Gravitation and Cosmology
课时：50
学分：2.50
课程属性：专业课
主讲教师：黄庆国等
教学目的要求
《引力论与宇宙学》是一门研究时空基本性质的学科。通过本课程的学习，使学生熟悉和掌握广义相对论和引力波的基本知识；掌握宇宙学的基本原理和正确理解宇宙学中的基本图像和概念；掌握宇宙动力学演化和热历史；系统掌握暴胀宇宙学的动机、动力学过程以及宇宙原初扰动的产生机制和计算方法。
预修课程
高等数学、理论力学、量子力学
大纲内容
第一章 等效原理和引力几何化 3学时 韩文标
第1节 等效原理的表述
第2节 引力几何化
第3节 广义相对论的基本思想
第二章 张量分析 9学时 韩文标
第1节 张量概念
第2节 张量代数
第3节 仿射联络的变换
第4节 协变微分
第5节 梯度、旋度和散度
第6节 沿曲线的协变微分
第7节 广义协变原理
第三章 曲率 6学时 韩文标
第1节 曲率张量
第2节 沿闭合曲线的平行移动
第3节 引力与曲线坐标
第4节 协变导数的对易性
第5节 曲率张量的代数性质
第6节 比安基恒等式、几何类比
第四章 爱因斯坦场方程和精确解 6学时 韩文标
第1节 场方程的推导
第2节 场方程的讨论
第3节 史瓦西解及黑洞
第4节 史瓦西解及黑洞
第5节 含宇宙学常数的解
第五章 爱因斯坦场方程和精确解 3学时 韩文标
第1节 弱场近似、引力波的一般理论
第2节 二体问题的引力辐射
第3节 引力波的探测
第六章 标准宇宙学模型 8学时 黄庆国
第1节 宇宙学原理
第2节 Friedmann-Robertson-Walker度规
第3节 视界和红移
第4节 哈勃定律
第5节 宇宙动力学方程
第6节 宇宙成份和宇宙演化
第7节 宇宙密度和宇宙年龄
第七章 宇宙热历史 5学时 黄庆国
第1节 平衡态热力学
第2节 宇宙热历史
第八章 暴胀宇宙学和原初扰动 10学时 黄庆国
第1节 热大爆炸的疑难问题和暴胀宇宙学
第2节 一些暴胀宇宙学模型
第3节 标量场的量子扰动
第4节 曲率扰动功率谱和永恒暴胀
第5节 暴胀宇宙学检验
第6节 宇宙结构形成
教材信息
1、
Gravitation and Cosmology
S.Weinberg
2017年10月
高等教育出版社
参考书
课程教师信息
黄庆国，中国科学院理论物理研究所研究员，国科大杭州高等研究院基础物理与数学科学学院双聘教授，主要从事引力波和宇宙学方面的研究。
韩文标，中国科学院上海天文台研究员，国科大杭州高等研究院基础物理与数学科学学院双聘教授，研究方向：引力波天文学及其基本物理检验、引力波宇宙学、机器学习在引力波模板和数据分析中的应用。