计算数学上海师范大学数理学院.docx
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计算数学上海师范大学数理学院
天体物理专业（070401）培养方案
（学术型硕士研究生）
AstronomicalPhysics
一、培养目标和要求
1、努力学习马列主义、毛泽东思想和邓小平理论，坚持党的基本路线，热爱祖国，遵纪守法，品德良好，学风严谨，具有较强的事业心和献身精神，积极为社会主义现代化建设服务。
2、掌握坚实宽广的理论基础和系统深入的专门知识，具有独立从事科学研究工作的能力和社会管理方面的适应性，在科学和管理上能作出创造性的研究成果。
3、积极参加体育锻炼，身体健康。
4、专业学习要求：
（1）掌握本学科和相关学科的基础理论知识，有较强的自学能力，能及时跟踪学科前沿发展动态。
（2）具有团队工作精神和项目综合组织能力，具有和谐的人际关系以及一定的公关能力。
（3）具有强烈的责任心和敬业精神。
（4）能广泛获取各类相关知识，对科技发展具有一定的敏感性。
（5）有扎实的英语基础，能流利地阅读专业文献，有较好的听说写译综合技能。
5、本专业的主要学习内容有：
恒星结构与演化、星系天文学、星系动力学、实测天体物理学、恒星光谱处理、红外天文学、数值方法、数据处理、大样本巡天、广义相对论、计算机应用、专业英语等课程，此外还需参加教学实习、全国性乃至国际性学术交流会议、撰写毕业论文等实践环节。
硕士生毕业后可以继续深造攻读博士学位，或在高校和中学担任教学、科研工作，此外也可在相关企事业单位任职。
6、培养目标：
根据国家中长期科学规划，结合国家大科学工程，培养进行天体物理学研究的专业人才，对有继续培养需要的成绩优秀生，可推荐至欧美等国际性科研机构攻读（或联合培养）博士。
二、学习年限
三年（特殊情况下可以适当延长或缩短）
三、研究方向与导师
（一）研究方向
1、银河系结构演化
对银河系的整体观测特性进行物理描述，研究各主要成分和其整体的形成和演化;主要导师姓名：
束成钢、罗智坚、陈建珍
2、星系形成和演化
结合数值模拟结果，用半解析方法研究宇宙中星系整体的形成和演化;利用大型天文观测设备及大样本数据观测资料，研究星系及星系团的各类性质。
主要导师姓名：
束成钢、罗智坚、陈建珍
3、引力透镜与宇宙学
与理论物理交叉，紧密结合观测结果，对宇宙学模型进行约束；开展大样本星系团强引力透镜研究和弱引力透镜研究，讨论宇宙中的物质分布。
主要导师姓名：
傅莉萍、涂泓、束成钢
（二）导师简介
束成钢博士研究员，上海市优秀学科带头人，上海市“星系与宇宙学重点实验室”负责人。
主持多项国家自然科学基金面上项目和重点项目。
研究方向：
银河系结构演化、星系形成与演化、引力透镜。
罗智坚博士副教授，主要从事盘状星系形成和演化方面的研究。
主持并参与多项国家自然科学基金项目。
有十多篇学术论文在国内外SCI刊物及核心期刊上发表。
研究方向：
星系形成与演化，银河系结构演化。
傅莉萍博士副教授，主要从事大样本巡天的数据分析和弱引力透镜研究，主持一项并参与多项国家自然科学基金项目。
已在国内外主要天文刊物上发表SCI论文10余篇。
研究方向：
星系团、弱引力透镜、宇宙学。
涂泓博士副教授，主要从事强引力透镜和理论物理方面的研究。
主持一项并参与多项国家自然科学基金项目。
有多篇学术论文在国内外SCI刊物及核心期刊上发表。
研究方向：
强引力透镜，宇宙学。
陈建珍博士副教授。
主要从事天体物理中理论模型的高精度计算研究，已在国内外主要学术刊物上发表论文10余篇。
作为主要成员参与多项国家级和部级科研项目。
研究方向：
银河系结构演化，星系形成与演化。
四、课程设置与学分（总学分不少于32学分）
（一）必修课程（不少于27学分）
1.学位公共课（不少于7学分）
马克思主义与当代Maxismandthecontemporaryera（2学分）
马克思恩格斯列宁经典著作选读（1学分）
第一外国语FirstForeignLanguage（4学分）
2.学位基础课（不少于9学分）
星系天文学GalaxticAstronomy（3学分）
实测天体物理ObservationalAstrophysics（3学分）
广义相对论GeneralRelativity（3学分）
天体物理学基础ThebasicofAstrophysics（3学分）
天体辐射机制RadiativeProcessesinAstrophysics（3学分）
3.学位专业课（不少于9学分）
数值方法Numericalrecipes（3学分）
星系动力学GalacticDynamics（3学分）
引力透镜基础Thebasicofgravitationallensing（3学分）
天文数据处理DataProcessing（3学分）
恒星结构与演化TheoryofStellarStructureandEvolution（3学分）
4.学术前沿讲座与学术文献研讨LecturesonFrontierAcademics（1学分）
（二）选修课程（不少于6学分）
专业外语ProfessionalForeignLanguage（限定选修课，2学分）
天体物理前沿AdvancedAstronomicalPhysics（2学分）
红外天文学InfraredAstronomy（2学分）
星系形成与演化Galaxyformationandevolution（2学分）
C语言编程ComputerProgramming（2学分）
恒星光谱处理ProcessingMethodofStellarSpectra（2学分）
大样本巡天Large-fieldSkySurvey（2学分）
（三）社会实践（不少于36学时）
五、培养方式与考核方式
（一）培养方式
学位基础课和学位专业课以教师讲授为主，少数内容可以在教师指导下由学生轮流报告。
专业选修课采用教师讲授与学生报告相结合的方法，以学生报告为主，逐步减少教师的讲授内容。
从二年级开始，根据各研究方向，学生在导师指导下查阅和报告有关文献，开展专题讨论，在此基础上形成毕业论文题目，并围绕该题目进行研究，最后完成毕业论文，进一步提高学生科研能力和创新意识。
（二）考核方式
1.课程考核
分考试与考查两种方式，可采用笔试/口试、闭卷/开卷、撰写论文、完成项目等形式进行。
必修课程原则上都要进行笔试。
成绩实行百分制，分5个等级，59分以下、60~69、70~79、80~89、90~100分别对应不及格、及格、中、良好、优秀这几个等级。
2.中期考核
课程学习阶段完成以后，研究生最迟须在入学后第四学期末完成中期考核，其办法参照“研究生中期考核规定”。
中期考核合格者方可继续攻读学位。
六、学位论文撰写与答辩
1、研究生在撰写论文之前，必须经过认真的调查研究，阅读大量的文献资料，了解本人主攻方向的历史和现状，在此基础上酝酿学位论文选题。
2、第四学期末，在导师指导下确定选题，写出开题报告，并经教研室有关专家论证。
开题报告需包含：
论题；论文的基本构思或大纲；论题的学术意义和现实意义；已阅读过的和准备阅读的资料；疑点和难点等。
3、论文的选题和内容应具有一定理论价值和应用价值，有一定的创新和前沿性。
4、盲审，每年4月初上交论文；盲审结束后如无异议则同意进行答辩。
5、论文送审与答辩
（1）论文送审，硕士学位论文至少校内外各1位具有副教授及以上职称专家评阅：
如果参加盲检，论文还需各聘请1名校内与校外专家评阅；否则，只需请1名校内专家评阅（由学位点安排）。
第六学期中期（3月中旬-4月初）经导师同意由研究生登陆指定网站查看自己是否参加盲审。
（2）盲审结束后无异议则进入答辩阶段（每年的5月下旬进行）。
（3）答辩委员会由3-5名与选题有关的教授（或研究员）、副教授（或副研究员）组成。
答辩委员会推举一名答辩主席，答辩人的导师和副导师不能担任答辩主席。
答辩后由答辩委员会投票表决，答辩主席在答辩决议书上签字。
6、学位授予
论文在获三分之二（或以上）答辩委员通过后，答辩委员会可建议授予答辩人所申请的学位。
七、参考书目
刘辽、赵峥.广义相对论（第二版）.北京：
高等教育出版社,2004.
余允强.广义相对论引论（第二版）.北京：
北京大学出版社，1997.
S.温伯格著，邹振隆等译.引力论与宇宙论.北京：
科学出版社，1980.
R.M.Ward.GeneralRelativity.Chicago:
TheUniversityofChicagoPress，1984.
黄润乾.恒星的结构和演化.北京：
科学出版社，1986.
黄润乾.恒星物理.北京：
科学出版社，1998.
R.Kippenhahn&A.Weigert，Springer-Verlag.StellarStructureandEvolution，Berlin，1990.
D.B.Clayton,McGraw-Hill.PrinciplesofStellarEvolutionandNucleosynthesis.NewYork,1968.
K.R.Lang,Springer-Verlag.AstrophysicalFormulae.Berlin,1974.
JamesBinneyandScottTremaine.GalacticDynamics.PrincetonSeriesinAstrophysics,Princeton,NewJersey,1987.
MalcolmS.Longair.GalaxyFormation.Springer,2001.
T.Padmanabhan.TheoreticalAstrophysics.Cambridgeuniversitypress,2000.
T.padmanabhan.Structureformationintheuniverse.Cambridgeuniversitypress,1993.
胡景耀.天体物理方法.北京：
科学出版社，1988.
艾伦CW.物理量和天体物理量.杨建译.上海：
上海人民出版社，1976.
董彦卿.IDL程序设计.北京：
高等教育出版社，2012.
八、附录
附录1天体物理专业硕士研究生课程设置
附录2天体物理专业硕士研究生课程教学大纲
附录1：
天体物理专业硕士研究生课程设置
院（系、
所）
数理学院星系与宇宙学半解析研究重点实验室
学科、
专业
天体物理
研究
方向
1星系形成与演化2银河系结构演化3引力透镜及宇宙学
课程类别
课程
名称
学
分
周学时
总
学
时
各学期教学周时数
任课教师
考核方式
一
二
三
四
五
六
必
修
课
程
学
位
公
共
课
第一外国语
2
4
考试
科学技术哲学
2
2
考试
科学社会主义理论与实践
2
2
考试
学位基础课
广义相对论
3
4
72
4
考试
天体辐射机制
3
4
72
4
考试
星系天文学
3
4
72
4
考试
实测天体物理
3
4
72
4
考试
天体物理学基础
3
4
72
4
考试
学位专业课
星系动力学
3
4
72
4
考试
恒星结构与演化
3
4
72
4
考试
数值方法
3
4
72
3
考试
天文数据处理
3
4
72
4
考试
引力透镜基础
3
4
72
4
考试
选
修
课
程
恒星光谱处理
2
3
54
3
考试
红外天文学
2
3
54
3
考试
专业外语
2
3
54
3
考查
星系形成与演化
2
3
54
3
考试
C语言编程
2
3
54
4
考试
大样本巡天
2
3
54
3
考试
天体物理前沿
2
3
54
3
考试
英语口语
2
2
36
2
其他
培养
环节
名称
论文选读讨论班
1
3
54
3
考查
√
√
评审
论文写作与答辩
√
√
答辩
同等学力者补修课程
附录2：
天体物理专业硕士研究生课程教学大纲
一、《广义相对论》课程教学大纲
【课程名称】广义相对论
GeneralRelativity
【课程类别】学位基础课
【总学时】72
【学分】3
【教学目标】广义相对论是天体物理学和现代天文学领域的一门基础课程。
本课程在本科阶段已学习的狭义相对论基础上，将相对性原理进一步推广到任何参照系。
通过此课程的教学，使研究生加宽加深对相对论基本思想的理解，初步掌握广义相对论的基本原理和基本方法，并能运用广义相对论的规律，处理和解决一些相关领域的问题，比如黑洞，引力透镜，星系演化，宇宙学模型等等。
【任课教师】束成钢
【编写日期】2012.9.1
【主要章节】
第一章仿射空间中的张量分析
§1.1n维仿射空间中的张量
§1.2张量的对称性
§1.3张量的平移和仿射联络
§1.4张量的协变微商
§1.5测地线方程
§1.6曲率张量
第二章Riemann几何
§2.1黎曼空间和度规张量
§2.2张量指标的升降
§2.3Christoffel联络
§2.4黎曼空间中的测地线
§2.5黎曼空间的曲率张量
§2.6Bianchi恒等式
§2.7Lie微商
§2.8等度规映射和Killing矢量场
第三章相对论性的引力理论
§3.1引力质量和惯性质量
§3.2等效原理
§3.3引力几何化
§3.4弱引力场中的自由粒子
§3.5Einstein引力场方程
§3.6场方程的牛顿近似
§3.7协和坐标条件
§3.8引力波
第四章观测量的理论
§4.1观测量作为标量
§4.2时空间隔的测量和投影算符
§4.3物理的坐标系
§4.4四轴系和局域测量
§4.5两个观测者的测量的比较
§4.6局域惯性系条件
第五章球对称引力场
§5.1球对称度规场的一般结构
§5.2Schwarzschild外部解
§5.3Birkhoff定理
§5.4Schwarzschild坐标的物理意义
§5.5引力源中的内引力场
第六章粒子在球对称引力场中的运动
§6.1时空对称性与守恒量
§6.2Schwarzschild场中的运动方程
§6.3运动的分类
§6.4行星的轨道
§6.5光子轨线的引力偏折
§6.6光频的引力红移
第七章黑洞
§7.1r=2GM球面上时空的非奇异性
§7.2引力半径内的时空结构
§7.3Eddington坐标
§7.4Kruskal坐标
§7.5球对称时空的全局结构
§7.6黑洞作为恒星演化的终局
§7.7黑洞的分类
§7.8黑洞动力学
§7.6黑洞的辐射
第八章宇宙学
§8.1宇宙学的基本事实
§8.2宇宙动力学
§8.3宇宙空间的曲率
§8.4宇宙的年龄
§8.5辐射为主的早期宇宙
§8.6背景辐射问题
§8.7原初核合成问题
§8.8正反物质的不对称问题
§8.9视界与平坦性疑难
§8.10甚早期宇宙的暴胀理论
§8.11宇宙常数问题
§8.12暗物质问题
§8.13宇宙结构的形成问题
【教学方式】课堂教学
【考核方式】（平时成绩占30%+期末成绩占70%）
【参考资料】
《广义相对论》（第二版），刘辽、赵峥，高等教育出版社，2004年。
《广义相对论引论》（第二版），余允强，北京大学出版社，1997年。
《引力论与宇宙论》，S.温伯格著，邹振隆等译，科学出版社，1980年。
《GeneralRelativity》，R.M.Ward，TheUniversityofChicagoPress，1984年。
二、《恒星的结构与演化》课程教学大纲
【课程名称】恒星的结构和演化
TheoryofStellarStructureandEvolution
【课程类别】学位基础课
【总学时】72
【学分】3
【教学目标】本课程系统地阐述了恒星结构与演化的基本理论，详细地介绍了恒星演化模型的计算方法，对双星系统演化理论作了详细的探讨，并还介绍了近年来恒星演化理论的新发展。
通过此课程的教学，使研究生较系统地理解恒星内部发生的各种物理过程，掌握恒星结构演化的基本理论和数值模拟方法，熟悉不同质量恒星演化的过程和结局，为今后在天体物理领域的研究打下一坚实的基础。
【任课教师】肖泉宝
【编写日期】2012.9.1
【主要章节】
第一章基础知识
§1.1恒星结构与演化理论的任务
§1.2由天文观测得倒的一些重要规律
第二章基本方程组
§2.1简化假设
§2.2恒星的质量分布
§2.3流体静力学平衡方程
§2.4维里定理
§2.5能量定理
§2.6辐射转移方程
§2.7产生对流非稳定性的判别条件
§2.8混合程理论
第三章物质函数
§3.1物态方程
§3.2电子气体的简并
§3.3不透明度
§3.4热核反应与产能率
§3.5化学组成的变化
第四章恒星结构与演化模型的计算方法
§4.1综述
§4.2多方方程
§4.3Henyey方法
第五章恒星演化
§5.1主序前的演化
§5.2主序阶段
§5.3主序后的演化
§5.4广义主序
§5.5对恒星演化有重大影响的几个问题
§5.6超新星爆发
第六章脉动星
§6.1概述
§6.2绝热径向脉动理论
§6.3非绝热径向脉动理论
§6.4理论计算结果与实际观测的比较
第七章双星系统的演化
§7.1概述
§7.2罗希模型和双星系统的分类
§7.3质量与角动量守恒情况下的质量交换问题
§7.4质量与角动量守恒时双星系统的演化
§7.5质量和角动量不守恒情况下，双星系统的演化
第八章结束语
【教学方式】课堂教学
【考核方式】（平时成绩占30%+期末成绩占70%）
【参考资料】
《恒星的结构和演化》黄润乾，科学出版社，1986年。
《恒星物理》，黄润乾，科学出版社，1998。
《StellarStructureandEvolution》,R.Kippenhahn&A.Weigert，Springer-Verlag，Berlin，1990。
《PrinciplesofStellarEvolutionandNucleosynthesis》,D.B.Clayton,McGraw-Hill,NewYork,1968。
《AstrophysicalFormulae》,K.R.Lang,Springer-Verlag，Berlin，1974
三、《星系动力学》课程教学大纲
【课程名称】星系动力学
GalacticDynamics
【课程类别】学位专业课
【总学时】72
【学分】3
【教学目标】本课程对星系的动力学行为进行了系统地阐述，详细介绍了牛顿引力势理论及在给定引力势中恒星的轨道，并用定量和定性的方法来讨论不同力场中恒星轨道的特性，考虑如何用寻找自洽的势和轨道分布来解释。
此外还介绍了恒星系统的稳定性理论、星系盘所特有的某些奇异现象、星系系统间的相互作用、星系的化学演化等。
通过此课程的教学，使研究生系统地理解星系形成与演化过程中的动力学特性，掌握在宇宙学的框架下星系形成与演化的基本理论和数值模拟方法，把理论分析的成果应用于解释星系观察和N体模拟两方面的结果。
为今后在天体物理领域的研究打下坚实的基础。
【任课教师】束成钢
【编写日期】2012.9.1
【主要章节】
第一章引论
§1.1观测概况
第二章势论
§2.1球状系统
§2.2扁平系统的势－密度对
§2.3椭球体系统
§2.4多级展开
§2.5势能张量
§2.6盘的势
§2.7银河系势
§2.8数值方法
第三章恒星轨道
§3.1静态球对称势中的轨道
§3.2轴对称势中的轨道
§3.3平面非轴对称势中的轨道
§3.4三维三轴势中的轨道
§3.5轨道的相空间结构
§3.6缓变势
第四章无碰撞系统的平衡
§4.1无碰撞玻尔兹曼方程
§4.2金斯方程
§4.3位力方程
§4.4金斯定理和球状系统
§4.5轴对称系统
§4.6三轴系统
§4.7平衡的选择
第五章无碰撞系统的稳定性
§5.1金斯不稳定性
§5.2球状系统的稳定性
§5.3均匀转动系统的稳定性
§5.4小结
第六章盘动力学与旋涡结构
§6.1引论
§6.2较差自转盘的波动力学
§6.3较差自转盘的整体不稳定性
§6.4旋涡结构理论
§6.5棒
§6.6翘曲
第七章恒星系统的碰撞和交会
§7.1动力摩擦
§7.2高速交会
§7.3潮汐半径
§7.4并合
§7.5恒星盘中的交会
第八章动力论
§8.1精确解
§8.2引力热灾变
§8.3福克－普朗克近视
§8.4球状恒星系统的演化
§8.5小结
第九章星系中的恒星演化
§9.1星系广度和颜色的演化
§9.2盘状星系的化学演化
§9.3等轴椭球体成分的早期演化
第一十章暗物质
§10.1单个星系中的暗物质
§10.2星系系统中的暗物质
§10.3宇宙学中的暗物质
§10.4暗物质的成分
§10.5小结
【教学方式】课堂教学
【考核方式】（平时成绩占30%+期末成绩占70%）
【参考资料】
《GalacticDynamics》JamesBinneyandScottTremaine,PrincetonSeriesinAstrophysics,Princ
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