《从爱因斯坦到霍金的宇宙》课程教学大纲

《从爱因斯坦到霍金的宇宙》教学大纲

一、课程基本信息

课程名称

课程编码 开课院部 理学院 课程团队

学分 课内学时 讲授 实验 上机 实践 课外学时

适用专业 中文 （公选课组） 授课语言

先修课程

从爱因斯坦到霍金的宇宙

From Einstein to Hawking's Univer

SCC523831010

1.0 16 6 0 (10) 0 0

本课程是面向全校各专业学生的任选课程，主要介绍爱因斯坦的生平，量子论以及相对论的诞生，宇宙的发展历程探索，放射性与原

子弹的研究，广义相对论的研究，关于白矮星、中子星与黑洞的介绍，霍金生平及其黑洞研究，膨胀的宇宙、虫洞与时间机器，时间的性

质，文明的诞生，文明的演进等方面内容。通过这些内容的学习，学生可以在感受物理学魅力的同时提升物理学的基本素养。

课程简介

（任选）

This cour is an optional cour for students of all majors in the school. It mainly introduces Einstein's life,

the birth of quantum theory and relativity theory, the exploration of the development of the univer, and the rearch

on radioactivity and atomic bomb, the study of general relativity, the introduction of white dwarf, neutron star and

black hole, the life of Hawking and the study of black hole, the expanding univer, wormhole and time machine, the

nature of time, the birth of civilization, the evolution of civilization and other aspects. Through the study of the

contents, students can feel the charm of physics and improve the basic quality of physics.

负责人 大纲执笔人 审核人

二、课程目标

序号 代号 课程目标

1 M1

2 M2

目标1：了解近代物理学的发展历程和发展成就，了解爱因斯坦、霍金等物理学家的生平事迹和科学

贡献。

目标2：感受物理学的魅力，培养物理学的科学精神和人文素养。

OBE

是

是

毕业要求指标点

任务 自选

从爱因斯坦到霍金的宇宙教学

团队

三、课程内容

序号 章节号 标题 教学方式 课外环节

1 / / / /

上机部

分

课程内容/重难点

支撑课课内课外

程目标 学时 学时

物理学的起源，“物理”一词在中国，物理学的诞生，1642年

2 M1,M2 1 / /

第1章

爱因斯坦与物理学在物理学上的意义，热力学的发展，明朗天空的两朵乌云，并

的革命 非神童的爱因斯坦，求职不顺的爱因斯坦，爱因斯坦的丰收

相对论从乌云中诞

生 谬，爱因斯坦的创新之处，爱因斯坦的关键贡献。

激动人心的量子之

谜

年。

3 M1,M2 1 / /

第2章

相对论的建立（I、II、III），狭义相对论（I、II），双生子佯

元素周期律的发现，放射性的发现，探索原子模型，人才培养

的成功方式，矩阵力学与波动力学，奇妙的波粒二象性，关于

薛定谔，关于爱因斯坦，相对论性量子理论。

中子的发现，裂变的发现，链式反应的发现，原子弹与氢弹的

研制背景，伟大的奥本海默与玩“龙尾巴”的斯洛廷，爱开玩

5 M1,M2 1 / /

第4章

比一千个太阳还亮 视频

笑的费曼，原子弹的研制，氢弹的研制与聚变原理，中国决心

制造原子弹，中国原子弹研制的趣事，核能的和平利用，杨振

宁对科学的贡献。

中心火——毕达哥拉斯的宇宙，地心火，哥白尼与“地心

6 M1,M2 1 / /

第5章

点燃科学的朝霞 视频

说”，伽利略与土星的光环，开普勒——行星运动三定律，牛

顿与万有引力，牛顿的生平，走下神坛的牛顿。

狭义相对论的困难，马赫原理，等效原理，爱因斯坦对新理论

7 M1,M2 1 / /

第6章

弯曲的时空——广

义相对论 验验证，相对论的发展，探索引力被，展望，爱因斯坦的学术

的构想，黎曼几何，广义相对论的建立，广义相对论的三个实

成就与影响。

8 M1,M2 1 / /

第7章

从白矮星、中子星

到黑洞

历史上的黑洞，恒星的演化，西北望射天狼，白矮星与红巨

星，中子星与脉冲星，超新星爆发，球对称黑洞，转动和带电

的黑洞。

视频

视频

M1,M2 1 / / 4

视频

视频

视频

第3章

黑洞的“激发态”，霍金的学业生涯，初露锋芒的天才，奇性

9 M1,M2 0.5 / /

第8章

霍金与黑洞 视频

定理与面积定理，霍金辐射，真空热效应与边界效应，霍金的

主要成就和中国之行，黑洞与时空性质的研究，信息疑难与霍

金打赌。

10 M1,M2 0.5 / /

第9章

星空与太阳系 视频

第10

章 和时间机器

第11

章 索

膨胀的宇宙，虫洞

对时间的认识和探

太阳与月球，八大行星及其卫星，小行星，彗星，什么是流星

雨，星空巡礼，星系与星系团。

什么是宇宙学原理，爱因斯坦有限无边的宇宙模型，膨胀的宇

宙，暗物质与暗能量，关于“大爆炸”的错误观念，虫洞——

时空隧道，时空涨落与时空泡沫，时间机器。

古希腊与中国古代的时间观，两种科学时空观的争论，时间的

性质，对奇性定理的质疑与第三定律，自由光线的加速度，时

间的度量，热力学第零定律。

宇宙何时创生，宇宙的编年史，崇拜与图腾、文明与野蛮，海

13 M1,M2 0.5 / /

第12文明的起源——探洋文明与大河文明（I、II），埃及考古与希腊考古，三版《尚

章 索人类的童年 书》之辩，司马迁与《史记》，班固兄妹与《汉书》，陈寿与

《三国志》，司马光与《资治通鉴》，商代考古。

思想大解放的时代：百家争鸣，列强争霸与韬光养晦，灿烂的

古希腊文明，大统一的西方——马其顿与亚历山大科学院，大

14 M1,M2 0.5 / /

第13统一的西方——布匿战争与罗马的崛起，大统一的东方——领

章 与比较

东西方文明的演进

先世界的秦汉，大统一的东方——帝国的兴衰，冲击东西方的

游牧民族，处于世界巅峰的隋唐，宋：繁荣和创造的黄金时

代，资本主义前夜的曙光，革命与变革：危机与机遇并存。

15 / / / /

16 1 M1,M2 2 / /

17 2 M1,M2 2 / /

18 3 M1,M2 2 / /

线下部

分

第1次线下课

第2次线下课

第3次线下课

视频学习注意事项，高等数学、大学物理与本课程。 讨论

视频课若干知识点的进一步解读和引申。 讨论

视频课若干知识点的进一步解读和引申。 讨论

视频

视频

M1,M2 0.5 / / 12

视频

M1,M2 0.5 / / 11

视频

四、考核方式

序号 考核环节 操作细节 总评占比

1 30%

2 20%

3

4 5%

5 40%

视频学习 学习平台自动记录每一位学生的学习情况。

章节测验 学习平台在每一个独立视频之后均设置有若干测验试题。

章节学习

次数

讨论 为增加学生学习积极性，学习平台自动记录学生交流讨论次数。

为防止学生突击猛灌式学习，学习平台自动统计学生的学习频次。

1规定时间段内学生自主参加学习平台上的线上期末考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。

期末考试

2.主要考核学生对本课程基本知识的掌握能力。

3.考试题型主要包括选择题和判断题。

五、评分细则

序号 课程目标 考核环节 大致占比 评分等级

1 M1 30%

2 M1 20%

3 M1 50%

4 M2 30%

5 M2 20%

6 M2 50%

7 / 50%

8 / 50%

视频学习

章节测验 （见学习平台评分标准）。

期末考试 （见学习平台评分标准）。

视频学习

章节测验 （见学习平台评分标准）。

期末考试 （见学习平台评分标准）。

章节学习

次数

讨论

学习平台自动记录每一位学生的有效学习时长，折算成视频学习成绩，满分100分。

章节学习达50次为满分100分，每缺1次扣2分。

发表或回复一个讨论得20分，获得一个赞得10分，满分100分。

学习平台自动记录每一位学生的有效学习时长，折算成视频学习成绩，满分100分。

5%

评分等级说明：

[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B,C]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B]=[80-100,0-79]

六、教材与参考资料

序号 教学参考资料明细

1

2

图书|黑洞的热性质与时空奇异性（第2版）, 赵峥, 中国科学技术大学出版社, 2016, ISBN:9787312037504.

图书|广义相对论（第二版）, 刘辽，赵峥, 高等教育出版社, 2010, ISBN:9787040144307.

3

4

5

图书|物理学与人类文明十六讲（第2版）, 赵峥, 高等教育出版社, 2016, ISBN:9787040439830.

图书|相对论百问（第2版）, 赵峥, 北京师范大学出版社, 2012, ISBN:9787303111381.

图书|探求上帝的秘密, 赵峥, 湖北科学技术出版社, 2017, ISBN:9787535285058.