《物理学前沿》教学大纲 课程性质 专业选修课 课程编号 xx405403课程名称 物理学前沿 适用专业 物理学 先修课程 高等数学，中学物理，普通物理等 总学时 其中理论32学时，实验0学时学分数2 。课程简介 本课程属专业选修课，设置课程的目的是增加学生的专业基础知识，为今后从事科 研工作打下基础。本课程主要介绍物理学各个主要分支的研究现状、前沿问题和发展趋 势，包括物理学与高科技，凝聚态物理学与介观物理学，原子、分子物理学与光学，原 子核物理学，基本粒子物理学与量子场论，广义相对论、天体物理学与宇宙学，通过这 门课程的学习激发学生的学习兴趣。 二、课程教学目标 通过本课程的学习，学生应实现如下目标： 1、开阔本科高年级学生的物理视野，使他们对物理学的各个前沿问题有一些初步 的了解，以便于今后选择适合的研究或领城。 2、给学生今后的学习与研究提供一个引导。 3、激发学生对物理学，特别是对基础物理学和理论物理学的热情，鼓励他们从事 物理学教学与研究工作，为发展中国和世界的物理学做出贡献。 三、课程教学基本要求 1、了解物理学与高科技，凝聚态物理学与介观物理学，原子、分子物理学与光学， 原子核物理学，基本粒子物理学与量子场论，广义相对论、天体物理学与宇宙学研究现 状、前沿间题和发展趋势。 2、对物理学各个分支的关系有较为清晰的认识，对物理学基本理论可能面临的重 大变革有较为深入的认识。 四、课程教学模块（或教学内容）与学时分配 序号 教学模块 知识点 学时
1 《物理学前沿》教学大纲 课程性质 专业选修课 课程编号 xx405403 课程名称 物理学前沿 适用专业 物理学 先修课程 高等数学，中学物理，普通物理等 总学时 其中理论 32 学时，实验 0 学时 学分数 2 一、课程简介 本课程属专业选修课，设置课程的目的是增加学生的专业基础知识，为今后从事科 研工作打下基础。本课程主要介绍物理学各个主要分支的研究现状、前沿问题和发展趋 势，包括物理学与高科技，凝聚态物理学与介观物理学，原子、分子物理学与光学，原 子核物理学，基本粒子物理学与量子场论，广义相对论、天体物理学与宇宙学，通过这 门课程的学习激发学生的学习兴趣。 二、课程教学目标 通过本课程的学习，学生应实现如下目标： 1、开阔本科高年级学生的物理视野，使他们对物理学的各个前沿问题有一些初步 的了解，以便于今后选择适合的研究或领域。 2、给学生今后的学习与研究提供一个引导。 3、激发学生对物理学，特别是对基础物理学和理论物理学的热情，鼓励他们从事 物理学教学与研究工作，为发展中国和世界的物理学做出贡献。 三、课程教学基本要求 1、了解物理学与高科技，凝聚态物理学与介观物理学，原子、分子物理学与光学， 原子核物理学，基本粒子物理学与量子场论，广义相对论、天体物理学与宇宙学研究现 状、前沿问题和发展趋势。 2、对物理学各个分支的关系有较为清晰的认识，对物理学基本理论可能面临的重 大变革有较为深入的认识。 四、课程教学模块（或教学内容）与学时分配 序号 教学模块 知识点 学时
物理学与高了解：21世纪的高科技与知识经济。 科技 理解：21世纪的高科技与物理学。 掌握：21世纪的物理学的前景与可能面临的变 革，大学物理学和数学的知识结构，物理学的 研究方法。 凝聚态物理了解：凝聚态物理学的研究范围，凝聚态理论2 学与介观物 的各阶段。 理学 理解：凝聚态物理学的基本概念。 掌握：凝聚态物理学的研究现状以及多种新有 序相。 了解：介观物理学与表面物理学的研究范畴和2 研究意义。 理解：低维系统与小系统的相关概念。 掌握：低维系统与小系统的研究进展。 了解：极端条件下的凝聚态物理学。 理解：人造系统的相关概念和理论，复杂性与 自组织的相关概念和理论。 掌握：等离子体物理的基本问题和新的研究领 域。 3 原子、分子物了解：原子、分子物理学与光学的任务。 4 理学与光学 理解：原子、分子结构、原子、分子动力学的 任务和近期发展，介质环境中的原子和分子， 掌握：原子的控制与操纵的手段、类型和实例， 现代光学的主要分支学科。 原子核物理 了解：原子核物理学基础研究的两个前沿 学 理解：原子核结构、原子核反应和原子核裂变 衰变的问题 掌握：核物理在广度和深度两方面面临的变革 和挑战与机遇，放射性束流核物理开创的新天
2 1 物理学 与高 科技 了解：21 世纪的高科技与知识经济。 理解：21 世纪的高科技与物理学。 掌握：21 世纪的物理学的前景与可能面临的变 革，大学物理学和数学的知识结构，物理学的 研究方法。 2 2 凝聚态 物理 学与介 观物 理学 了解：凝聚态物理学的研究范围，凝聚态理论 的各阶段。 理解：凝聚态物理学的基本概念。 掌握：凝聚态物理学的研究现状以及多种新有 序相。 2 了解：介观物理学与表面物理学的研究范畴和 研究意义。 理解：低维系统与小系统的相关概念。 掌握：低维系统与小系统的研究进展。 2 了解：极端条件下的凝聚态物理学。 理解：人造系统的相关概念和理论，复杂性与 自组织的相关概念和理论。 掌握：等离子体物理的基本问题和新的研究领 域。 2 3 原子、分子物 理学与光学 了解：原子、分子物理学与光学的任务。 理解：原子、分子结构、原子、分子动力学的 任务和近期发展，介质环境中的原子和分子， 掌握：原子的控制与操纵的手段、类型和实例， 现代光学的主要分支学科。 4 4 原子核 物理 学 了解：原子核物理学基础研究的两个前沿 理解：原子核结构、原子核反应和原子核裂变 衰变的问题 掌握：核物理在广度和深度两方面面临的变革 和挑战与机遇，放射性束流核物理开创的新天 4
地，中高能原子核物理学的研究现状和进展， 天体核物理学研究天体环境下的核结构、核反 应和核衰变问题。 5 基本粒子物了解：基本粒子物理学的现状与成就， 理学与量子理解：组成物质的基本粒子以及基本粒子的相 场论 互作用，基本粒子物理学和量子场论的内容 掌握：基本粒子标准模型的基本问题， 了解：弦理论的历史，粒子物理学和核物理学 2 的交叉，粒子物理学与天体物理学和字宙学的 关联。 理解：超弦理论的需要 掌握：超弦理论的问题和M理论。 6 广义相对论、 理解：黑洞与类星体的相关概念 2 天体物理学 掌握：天体的层次结构及其天体学特征量，黑 与宇宙学 洞与类星体的研究现状和相关定律。 了解：宇宙学问题与粒子物理学问题的关联 4 理解：经典宇宙学棋型和量子宇宙学模型的理 论基础。 学握：现代字宙学的四大基石，宇宙的重要数 据，宇宙学原理，广义相对论与标准宇宙模型， 大爆炸字宙理论，暗物质和暗能量的研究进展 物理学与信了解：量子力学基本原理和特点，量子信息和 2 息论和计算 量子通信提出的量子论的基本问题。 机科学 理解：纯态与混合态，密度矩阵理论，量子力 学与信息论，量子信息的相关概念，量子通信 的相关概念，量子噪声与量子运算，量子计算， 量子计算机。 生物物理学 了解：生物物理学的产生和发展。 理解：生物系统的层次性与复杂性，生物信息
3 地，中高能原子核物理学的研究现状和进展， 天体核物理学研究天体环境下的核结构、核反 应和核衰变问题。 5 基本粒 子物 理学与 量子 场论 了解：基本粒子物理学的现状与成就， 理解：组成物质的基本粒子以及基本粒子的相 互作用，基本粒子物理学和量子场论的内容， 掌握：基本粒子标准模型的基本问题， 4 了解：弦理论的历史，粒子物理学和核物理学 的交叉，粒子物理学与天体物理学和宇宙学的 关联。 理解：超弦理论的需要 掌握：超弦理论的问题和 M 理论。 2 6 广义相对论、 天体物 理学 与宇宙学 理解：黑洞与类星体的相关概念 掌握：天体的层次结构及其天体学特征量，黑 洞与类星体的研究现状和相关定律。 2 了解：宇宙学问题与粒子物理学问题的关联 理解：经典宇宙学模型和量子宇宙学模型的理 论基础。 掌握：现代宇宙学的四大基石，宇宙的重要数 据，宇宙学原理，广义相对论与标准宇宙模型， 大爆炸宇宙理论，暗物质和暗能量的研究进展。 4 7 物理学 与信 息论和 计算 机科学 了解：量子力学基本原理和特点，量子信息和 量子通信提出的量子论的基本问题。 理解：纯态与混合态，密度矩阵理论，量子力 学与信息论，量子信息的相关概念，量子通信 的相关概念，量子噪声与量子运算，量子计算， 量子计算机。 2 8 生物物理学 了解：生物物理学的产生和发展。 理解：生物系统的层次性与复杂性，生物信息 2
学的涵义和中心任务。 掌握：生物物理学的主要研究内容。 四、教学方法与策略 课程以专题讲座为主，配合多媒体教学，辅以文献阅读和课堂讨论等方法和手段。 五、学生学习成效考核方式（考查） 考核环节构成 占总成绩 评分依据 (均为100分制) 的比重 期末考查 专题论文 40% 课堂讨论 对物理学各分支前沿问题的讨论 40% 考勤 出勤情况及课堂表现 20% 六、选用教材 王顺金著，《物理学前沿一一问题与基础》，科学出版社，2013年。 七、参考资料 [1]王顺金著，《物理学前沿问题》，四川大学出版社，2005年。 [2]麦克马克，《一个经典物理学家的梦魇》，上海科学技术出版社，2004年。 [3]《物理学前沿》期刊，高等教育出版社，2006年。 [4]《物理学前沿》期刊http:/journal.hep.com.cn/fop/EN/2095-0462/home.shtml [5]科技前沿htp:/mp.weixin.qg.com/s2_biz=MzA3 NDQyNzYyNw-=&mid=200208354 &idx=2&sn=38e9fa63a7a03b00062a400c4c73d723&scene=21#wechat redirect 大纲起草人：郭仟 大纲审核人：李强 大纲批准人：谢四莲 日期：2016年12月10日 4
4 学的涵义和中心任务。 掌握：生物物理学的主要研究内容。 四、教学方法与策略 课程以专题讲座为主，配合多媒体教学，辅以文献阅读和课堂讨论等方法和手段。 五、学生学习成效考核方式（考查） 六、选用教材 王顺金著，《物理学前沿——问题与基础》，科学出版社, 2013 年。 七、参考资料 [1]王顺金著，《物理学前沿问题》，四川大学出版社，2005 年。 [2]麦克马克，《一个经典物理学家的梦魇》，上海科学技术出版社，2004 年。 [3]《物理学前沿》期刊，高等教育出版社，2006 年。 [4]《物理学前沿》期刊 http://journal.hep.com.cn/fop/EN/2095-0462/home.shtml [5]科技前沿 http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA3NDQyNzYyNw==&mid=200208354 &idx=2&sn=38e9fa63a7a03b00062a400c4c73d723&scene=21#wechat_redirect 大纲起草人：郭仟 大纲审核人： 李强 大纲批准人： 谢四莲 日期： 2016 年 12 月 10 日 考核环节构成 （均为 100 分制） 评分依据 占总成绩 的比重 期末考查 专题论文 40% 课堂讨论 对物理学各分支前沿问题的讨论 40% 考勤 出勤情况及课堂表现 20%
