天体物理专业070401培养方案.docx

1、天体物理专业070401培养方案天体物理专业（070401）培养方案（学术型硕士研究生）Astronomical Physics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

2、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

3、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

4、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

5、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。方伟博士 副教授。主要从事宇宙学方面的研究，主持并参与多项国家级自然科学基金项目。在.Lett、Phys.

6、Rev. D等国内外刊物上发表论文多篇。研究方向：暗能量，修改引力理论 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）科学技术哲学Philosophy of science and technology（2学分）科学社会主义理论与实践 Theory and practice of scientific socialism（2学分）第一外国语 First Foreign Language（4学分） 2. 学位基础课（不少于9学分） 星系天文学 Galaxtic Astronomy （3学分） 实测天体物理 Observationa

7、l Astrophysics （3学分） 广义相对论 General Relativity （3学分）天体物理学基础 The basic of Astrophysics （3学分）天体辐射机制 Radiative Processes in Astrophysics （3学分）星系物理概论 An introduction to the physics of galaxies (3学分) 3. 学位专业课（不少于9学分） 星系动力学 Galactic Dynamics （3学分） 引力透镜基础 The basic of gravitational lensing （3学分） 天文数据处理 Data

8、 Processing （3学分）恒星结构与演化 Theory of Stellar Structure and Evolution （3学分）宇宙学概论 An overview of Cosmology (3学分)4. 学术前沿讲座与学术文献研讨Lectures on Frontier Academics（1学分）（二）选修课程（不少于6学分）专业外语 Professional Foreign Language（限定选修课，2学分）天体物理前沿 Advanced Astronomical Physics （2学分） 红外天文学 Infrared Astronomy （2学分） 星系形成与演化

9、 Galaxy formation and evolution （2学分） 恒星光谱处理 Processing Method of Stellar Spectra （2学分） 大样本巡天 Large-field Sky Survey （2学分） 英语口语 Spoken English (2学分) 天文数值方法 Astronomical numerical method (限定选修课, 2学分) 天文图像分析 Astronomical image analysis (2学分) 暑期学习讨论班 Summer school (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

10、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、6069、7079、8089、90100分别对应不及格、及格、中、良好、

11、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

12、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

13、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. General Relativity. Chicago: The University of Chicago Press，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. Wei

14、gert，Springer-Verlag. Stellar Structure and Evolution，Berlin，1990.D.B. Clayton, McGraw-Hill. Principles of Stellar Evolution and Nucleosynthesis. New York, 1968.K.R. Lang, Springer-Verlag. Astrophysical Formulae. Berlin,1974.James Binney and Scott Tremaine. Galactic Dynamics. Princeton Series in Ast

15、rophysics, Princeton, New Jersey,1987.Malcolm S. Longair. Galaxy Formation. Springer,2001.T. Padmanabhan. Theoretical Astrophysics. Cambridge university press,2000. T. padmanabhan. Structure formation in the universe. Cambridge university press,1993.胡景耀.天体物理方法.北京：科学出版社，1988.艾伦 C W. 物理量和天体物理量.杨建译.上海：

16、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. 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24考试科学技术哲学22考试科学社会主义理论与实践22考试学位基础课广义相对论34644考试天体辐射机制34644考试星系天文学34644考试

17、实测天体物理34644考试天体物理学基础34644考试星系物理概论34644考试学位专业课星系动力学34644考试恒星结构与演化34644考试天文数据处理34644考试宇宙学概论34644考试引力透镜基础34644考试选修课程恒星光谱处理23483考试红外天文学23483考试专业外语(限选)23483考查星系形成与演化23483考试天文数值方法(限选)23483考试天文图像分析2348考试大样本巡天23483考试暑期学习讨论班2322考查天体物理前沿23483考查英语口语22322考试其他培养环节名称论文选读讨论班13483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

18、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General Relativity【课程类别】学位基础课 【总学时】64 【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,罗智坚,潘容士【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

19、.1 n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 2.3 Christoffel联络 2.4 黎曼空间中的测地线 2.5 黎曼空间的曲率张量 2.6 Bianchi恒等式 2.7 Lie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 3.5 Einstein引力场方程 3.6 场方程的牛顿近似 3.7 协和坐

20、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 5.2 Schwarzschild外部解 5.3 Birkhoff定理 5.4 Schwarzschild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 6.2 Schwarzschild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

21、红移第七章 黑洞7.1 r = 2GM 球面上时空的非奇异性 7.2 引力半径内的时空结构 7.3 Eddington坐标 7.4 Kruskal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

22、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。General Relativity，R. M. Ward，The University of Chicago Press，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Theory of Stellar Structure and Evolution【课程类别】学位专业课 【总学时】6

23、4 【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】罗智坚,李忠木【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.

24、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4.3 Henyey 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.

25、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。Stellar Structure and Evolution, R. Kippenhahn & A. Weigert，Springer-Verlag，Berlin，1990。Principles of Stellar Evolution and Nuc

26、leosynthesis, D.B. Clayton, McGraw-Hill, New York, 1968。Astrophysical Formulae, 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Galactic Dynamics【课程类别】学位专业课 【总学时】64 【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

27、、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,赵君亮【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