理论物理专业硕士研究生培养方案.doc

1、理论物理专业硕士研究生培养方案一、培养目标培养符合国家建设需要, 为祖国和人民服务的, 具有良好道德品质和科学素质的, 具有集体主义精神, 实事求是, 追求真理, 献身科学教育事业的, 具有扎实基础知识和良好科研能力的理论物理专门人才和高等院校师资.获得本专业硕士学位的研究生应掌握理论物理学科坚实、宽厚的基础知识，较全面和深入的专业知识，熟悉本专业研究方向的发展前沿和热点. 硕士论文选题时，应对国内外研究现状进行较全面的调研和分析，在此基础上，完成具有创造性的研究成果。熟练掌握一门外语, 包括专业阅读和写作，以及能用外语进行简单的学术交流。二、本专业总体概况、优势与特色理论物理是研究物质结构、

2、性质及其相互作用的基本规律的一门基础学科。本学科于1990 年获得硕士学位授予权，1996 年成为湖南省重点学科，1999 年其中的“非线性物理”成为“211 工程”重点学科，1995 年起招收博士生，2000 年获得博士学位授予权。该学科现已形成四个稳定的研究方向。 其特色在于抓住当前和未来高技术领域中的关键问题和物理学中的基本问题开展基础研究，把基础研究与高技术问题的探索相结合，在多个学科前沿领域的交叉点寻找突破。三、本专业研究方向及简介本学科分四个方向，方向一：光与物质的的相互作用物理。方向二：原子分子理论。方向三：非线性理论。方向四：引力与相对论天体物理。四、专业课程一览表课程编号 课

3、 程 名 称 课程学时 学分 任课教 师开课学期（春/秋） 备 注科学社会主义理论与实践 20 1 秋自然辩证法概论 36 1.5 春硕士英语精读翻译与写作 144 4 秋、春硕士英语听说 64 1.5 秋、春公共必修课01107020101 高等量子力学 70 3海文华方细明余洪伟秋01100720102 群论70 3 匡乐满刘 翔 秋01100720103 量子场论70 3 吕君丽荆继良春专业必修课01100720104 量子统计 70 3肖长明方卯发曾浩生秋 专业选修课课程编号 课 程 名 称 课程学时 学分 任课教 师开课学期（春/秋） 备 注01100720105 量子光学 60 2

4、匡乐满方卯发 春01100720106 腔量子电动力学 60 2匡乐满曾浩生 秋01100720107 量子计算与量子通讯 60 2方卯发匡乐满 春01100720108 原子分子理论 60 2 方细明 春01100720109 混沌动力学 60 2 海文华 春01100720110 冷原子理论 60 2海文华方细明 秋01100720111 孤立子理论 60 2 颜家壬 春01100720112 非线性波动理论 60 2颜家壬周光辉 秋01100720113 孤子微扰理论 60 2 颜家壬 秋01100720114 张量分析与拓扑 60 2 王永久 春01100720115 引力理论基础 6

5、0 2 王永久 春01100720116 引力效应 60 2 王永久 秋01100720117 引力场方程严格解 60 2 王永久 秋01100720118 广义相对论 60 2 荆继良 秋01100720119 黑洞物理学 60 2 荆继良 春01100720120 弯曲时空量子场论 60 2 余洪伟 春01100720121 相互作用的统一理论 60 2 余洪伟 秋01100720122 时空大尺度结构与演化 60 2 余洪伟 春01100720123 量子信息理论 60 2方卯发刘翔副 春01100720124原子玻色-爱恩斯坦凝聚 60 2匡乐满曾浩生 春课程编号 课 程 名 称 课程

6、学时 学分 任课教 师开课学期（春/秋） 备 注01100720125 单光子物理 60 2 匡乐满 秋01100720126 量子混沌 60 2 海文华 春01100720127 计算物理专题 60 2 方卯发 秋01100720128 光场与原子相互作用 60 2 方卯发 春01100720129 非平衡态热力学 60 2 肖长明 春01100720130 非平衡态统计力学 60 2 肖长明 秋01100720131 结构、功能与材料设计 60 2 廖树帜 春01100720132 输运理论 60 2 曹治觉 春教学实践 10 1学术报告 6-8次 2 必修环节五、专业课程开设具体要求课程

7、编号：01107020101课程名称：高等量子力学英文名称：Advanced Quantum Mechancs教学内容：第一章：量子态的描述；第二章：量子力学与经典力学的关系；第三章：路径积分；第四章： 量子力学中的相位；第五章：二次量子化；第六章：角动量理论；第七章：量子体系的对称性；第八章：时空反演；第九章：散射理论；第十章：相对论量子力学预修课程：大学本科物理专业课程主要教材及参考文献：1、曾谨言量子力学(卷) M 2、余寿绵高等量子力学M 3、P.Roman, Advanced Quantum TheoryM 4、J.Bjorken etalRelativistic Quantum M

8、echanicsM 课程编号：01107020102课程名称：群论英文名称：Group Theory教学内容：第一章：群的基本知识 10 学时，第二章：群的线性表示 10 学时；第三章：对称群及其表示 10 学时；第四章：点群及其表示 10 学时；第五章：连续群和李代数 10 学时；第六章：转动群的表示论 10 学时；第七章：Lorentz 群的表示论 10 学时。预修课程：线性代数、量子力学等主要教材及参考文献：1、约什物理学中的群论基础M 2、怀邦典型群及其在物理中的应用M 3、孙洪洲群论M 4、曾高坚近代物理中的群论方法(讲义) 课程名称：01107020103课程名称：量子场论英文名称

9、：Quantum Field Theory教学要求：量子场论是描写基本粒子等微观客体运动规律及其相互作用的理论，在现代物理学的许多领域内都有十分重要的应用。熟悉量子场论，才能较好地阅读近代物理文献和从事较高层次的科学研究。教学内容：第一章：量子场论的基本原理；第二章：标量场的量子化理论；第三章：电磁场的量子化理论；第四章：旋量场的量子化理论；第五章：量子场的相互作用；第六章：S 矩阵与协变的微扰理论；第七章：一些物理过程的初级近似；第八章：重整化理论；第九章：规范场理论概要。预修课程：大学本科水平的理论物理、高等量子力学主要教材及参考文献：1、何宝鹏、熊钰庆量子场论导论M 华南理工大学出版社2

10、、邹国兴量子场论导论M 科学出版社3、L.H.RyderQuantum Field TheoryM 4、曹昌祺量子规范场论M 高等教育出版社课程编号：01107020104课程名称：量子统计英文名称：Quantum Statistics 教学要求：掌握量子统计物理学的基本理论和统计物理中的格林函数方法，以及它们在理论物理和凝聚态物理中的应用。教学内容：包括量子统计物理学和格林函数理论两大部分。第一章 经典统计系综理论；第二章 量子统计系综理论；第三章 理想量子气体； 第四章 非理想气体； 第五章相变的平均场理论；第六章 相变的重整化辟理论；第七章 零温格林函数；第八章 重整化方法； 第九章 有

11、限温度下的格林函数。预修课程：经典热力学与统计物理、量子力学主要教材及参考文献：1、梁希侠高等统计力学导论M 内蒙古大学出版社2、北京大学牧师系量子统计物理学编写组量子统计物理学M 北京大学出版社3、蔡建华等量子统计中的格林函数理M 科学出版社4、统计物理现代教程上、下册M L.E.黄田匀等译校美 北京大学出版社课程编号：01107020105课程名称：量子光学英文名称：Quantum Optics教学要求：掌握量子光学的基本原理和研究光的量子本性的基本方法。教学内容：光场的非经典态及其生成，光的相干性，电磁场的各种表示，量子耗散系统，光与原子的相互作用，共振荧光，激光的量子理论，量子非破坏测

12、量，原子光学。预修课程：高等量子力学、场论主要教材及参考文献：1、D.F.Wall，G.J.MibumQuantum OpticsM 2、W.H.Louisell辐射场的量子统计性质M 3、C.W.GardinerQuantum NoisM 4、J.PerinaQuantum statistics of Linear and Nonlinear Optical PhenomenaM 课程编号：01107020106课程名称：腔量子电动力学 英文名称：Cavutt Quantum Electrodynamics教学要求：掌握腔 QED 的原理和基本方法，并能运用这些方法解决一些具有一定难度的科研

13、问题。教学内容：囚禁空间中的原子，腔内非经典场态的操纵与控制，腔 QED 中的结构和动力学，运动原子的自发辐射，Casimir 效应。预修课程：高等量子力学、量子光学主要教材及参考文献：1、P.P.BermanCavutt Quantum Electrodynamics M 2、Cohen-TannoudjiPhotons and Atoms;Introduction to Quantum ElectrodynamicsM 3、Cohen-TannoudjiAtom-Photon Interactions:Basic Processes and ApplicationsM 课程编号：01107

14、020107课程名称：量子计算与量子通讯 英文名称：Quantum Computation 牛顿引力理论的困难,引力场的几何化及各种性质。教学内容：Lorentz 变换，相对论运动学，相对论动力学，相对论动力学，能量动量张量的表述; 牛顿引力理论的困难，水星近日点的进动，Newman 疑难，Olbes 佯谬，惯性质量和引力质量，狭义相对论的绝对性，狭义相对性原理推广的必要性; 等效原理和广义相对性原理，Einstein 引力理论基础，引力场中的空间和时间，转盘上的非欧几何，弯曲时空几何，引力场的矢势和标势; 引力场的几何化。预修课程：理论力学、狭义相对论主要教材及参考文献：1、王永久空间时间和

15、引力M 2、王永久，唐智明. 引力理论和引力效应M 3、霍金时间简史M 吴仲超课程编号：01107020116课程名称：引力效应 教学要求：掌握引力频移效应效应，轨道类引力效应，延迟类引力效应，亏损类引力效应，加速类引力效应和其他诸种引力效应.教学内容：了解和掌握轨道类引力效应，延迟类引力效应，亏损类引力效应，Kerr 场中的亏损效应，质量亏损效应，加速类引力效应，时钟佯谬的严格讨论,频移类诸种引力效应，均匀引力场的情况，静态引力场的情况，史瓦西场中的频移效应，质量四极矩轨道场中的频移效应，Kerr 场中的频移效应，引力波场中的频移效应. 透镜类引力效应，偏振类引力效应和其他引力效应。预修课程

16、：狭义相对论、广义相对论主要教材及参考文献：1、王永久黑洞物理学M 2、王永久.广义相对论和宇宙学M 3、王永久，唐智明引力理论和引力效应（第八篇） M 课程编号：01107020117课程名称：引力场方程严格解 教学要求：掌握诸种引力场方程的求解方法教学内容：根据场的对称性,确定度规的具体形式; 从而确定联络和里契张量,构成场方程,运用黎曼几何和张量分析的方法和技巧求解;讨论所得结果预言的物理意义. 求解史瓦西场，克尔场，Rissner-Nodstrom 场，Kerr-Newman 场，Kasuya 场，AME 场，Toiman 场，Kasner 场，Ernst 场，Kinnersley 场

17、，电荷和磁矩的复合场等。预修课程：广义相对论、张量分析主要教材及参考文献；1、唐智明引力理论和引力效应王永久（第八篇） M 2、王永久黑洞物理学M 3、王永久广义相对论和宇宙学M 课程编号：01107020118课程名称：广义相对论教学内容：熟练掌握广义相对论基本原理、引力场方程的推导和求解、以及引力辐射的研究。教学内容：一、广义相对论的基本原理；二、用变分原理建立爱因斯坦场方程，引力场的弱场近似，关于宇宙项的讨论，爱因斯坦MAXWELL 方程，物质运动方程和物质场的能量动量张量；三、LIE 导数和时空的对称性，KILLING 矢量，引力场的对称性；四、引力场方程的正交标架形式，引力场的零标架

18、形式；五、引力场方程的严格解；六、引力场的能量表述；七、引力辐射；八、宇宙学，宇宙学原理，ROBERTSONWALKER 度规，宇宙物质的密度与压强，宇宙年龄的计算，粒子视界和事件视界，宇宙的演化和背景辐射等。预修课程：狭义相对论、黎曼几何、张量分析主要教材及参考文献：1、王永久，唐智明引力理论和引力效应M 2、刘辽广义相对论M 3、S. Hawking General RelativityM 4、M. Cameli. Classical Fields: General Relativity and Gauge TheoryM 课程编号：01107020119课程名称：黑洞物理学教学内容：熟练

19、掌握黑洞时空分析方法、了解黑洞重要特征量的推导、以及黑洞热热力学。教学内容：一、静态黑洞时空结构，史瓦西面，自由下落坐标系，史瓦西黑洞，KRUSKAL 坐标系；二、稳态黑洞时空结构，旋转天体的引力场，无限红移面和视界；三、恒星的引力塌缩，恒星的广义相对论动力学；四、黑洞的 HAWKING 辐射，标量粒子的波函数，标量量子的散射与吸收，电子散射，中微子的散射和吸收，HAWKING 温度； 五、黑洞热力学，黑洞热力学的四条定律；六、量子黑洞，黑洞的热力学熵和统计力学熵；七，黑洞的演化；八、与黑洞物理相关的课题及今年研究进展。预修课程：广义相对论、高等量子力学、量子场论主要教材及参考文献：1、P.

20、K. TownsendBlack HoleCambridge 大学 97 年教材 M 2、王永久、唐智明引力理论和引力效应M 3、刘辽广义相对论M 4、S. HawkingGeneral RelativityM 、R. M. WaldBlack Hole Thermodynamics M Chicago 大学，1994课程编号：01107020120课程名称：弯曲时空量子场论教学内容： 掌握弯曲时空量子场理论和研究方法。教学内容：第一章：闵氏时空量子场论回顾 （标量场、狄拉克场、电磁场的量子化； 格林函数，路径积分量子化） 。第二章：弯曲时空量子场论， 1、Penrose 图与时空结构；2、标

21、量场的量子化；3、粒子概念的意义与粒子探测器；4、宇宙粒子产生；5、共形真空；6、弯曲时空中任意自旋的场；第三章：非平庸平直时空。1、柱面二维时空；2、格林函数的应用；3、Casimir 效应；4、运动镜；5、Rindler 时空量子场；第五章、具体弯曲时空举例。课程编号：01107020121课程名称：相互作用的统一理论教学要求：掌握相互作用的统一的理论和研究方法。教学内容： 第一章：规范对称性理论；1、时空对称性与内部对称性；2、整体规范对称性；3、定域规范对称性。第二章，对称性自发破缺：对称性自发破缺和歌德斯通定理， 希格斯机制。第三章：弱作用唯象理论， 费米四费米子作用理论，中性流的引

22、入, GIM 机制， 弱作用 V-A 理论, 中间玻色子理论 . 第四章，Weinberg-Salam 模型, 模型的构造, 轻子统一理论, 夸克统一理论, W-S 模型的实验验证.课程编号：01107020122课程名称：时空大尺度结构与演化:教学内容：了解时空大尺度结构与演化规律教学内容：第一章: 实验观测, 宇宙膨胀, 大尺度均匀性 , 微波背景辐射, 宇宙的大尺度结构. 第二章： 标准宇宙学模型, 1、R-W 度规；2、Friedmann 方程；3、平衡热力学；4、熵、宇宙视界 第三章：暴涨宇宙学模型, 1、标准宇宙学模型的缺陷；2、暴涨基本图像；3、 慢滚暴涨； 4、各种暴涨模型介绍

23、；第四章：结构起源与演化模型；1、高斯扰动；2、密度扰动牛顿处理；3、宇宙扰动理论；4、演化方程；5、视界进入与星系形成；6、微波背景辐射的各项异性, 极化；7、CDM 模型课程编号：01107020123课程名称：量子信息理论英文名称：Quantum Information Theory 课程内容：本课程通过介绍量子熵与信息、量子纠缠、量子操作、量子信息的距离量度、量子数据压缩、量子通道的通信容量、量子隐形传态、量子保密通信等内容，使学生了解量子信息研究的前沿动态.主要教材及参考文献:、 Michaael A. Nielsen & Isaac LChuangQuantum Computati

24、on and Quantum InformationM 课程编号：01107020124 课程名称：原子玻色-爱恩斯坦凝聚英文名称：Atomic Bose-Einstein Condensation 课程内容：本课程的内容包括囚禁原子玻色-爱恩斯坦凝聚(BEC)的基本概念，囚禁BEC 的基态性质，囚禁 BEC 的基本激发，囚禁 BEC 的光散射, 囚禁 BEC 的 Feshbach 共振， BEC 的破缺对称性， BEC 的量子隧穿，BEC 的相干输出, 光学晶格上的 BEC, 转动的 BEC 与超流。主要教材及参考文献: 1、D. W. Snoke, S. Stringari, A. Gri

25、ffin Bose-Einstein Condensation M 19962、Craig M. Savage, Mukunda Das, Bose-Einstein Condensation: From Atomic Physics to Quantum Fluids M 2001课程编号：01107020125课程名称：单光子物理专题英文名称：Single Photon Physics课程内容：本课程的内容包括单光子物理的基本概念，单光子的产生与探测 (包括微腔中单光子的产生, 半导体材料中单光子的生成，原子系统中单光子的产生), 单光子态的相干操纵与控制及其在量子信息过程中的应用。主要教

26、材及参考文献：、国内外文献课程编号：01107020126课程名称：量子混沌英文名称：Quantum Chaos教学要求：了解量子混沌的一般特征，初步掌握量子混沌的研究方法教学内容：第一章：从经典混沌到量子混沌；第二章：Hamilton 系统；第三章：半经典方法；第四章：经典混沌的量子特征；第五章：量子体系对微扰的敏感性；第六章：反常电离；第七章：均匀磁场的氢原子；第八章：经典量子对应。预修课程：高等量子力学、混沌动力学主要教材及参考文献： 1、顾雁量子混沌M 2、徐躬耦量子混沌运动M 3、K.Nakamua ，Quantum Chaos M 4、F.HaakeQuantum Signatures of Chaos in Classicl and Quantum MechanicsM 课程编号：01107020127