در این دوره پیشرفته و کاربردی، با استفاده از نرم‌افزارهای شبیه‌سازی و آموزشی توسعه‌یافته، مفاهیم بنیادین نسبیت خاص، نسبیت عام و اصول کیهان‌شناسی به‌صورتی تعاملی و گرافیکی آموزش داده می‌شود. هدف دوره تسهیل یادگیری مفاهیم پیچیده و ارتقای درک عمیق دانشجویان از ساختار فضا-زمان و منشأ عالم است. این نرم‌افزار رایگان و قابل دانلود بر بستر ویندوز و مک ارائه می‌شود و نیازی به پرداخت هزینه ندارد.

• تشریح اصول و بنیادیات نسبیت خاص و معادلات لورنتس
• تبیین ساختار خمیدگی فضا-زمان در نسبیت عام
• تحلیل مدل‌های کیهان‌شناسی استاندارد و پارامترهای H₀، Ω و Λ
• آشنایی با روش‌های عددی و شبیه‌سازی آزمایش‌های کلاسیک و مدرن
• توسعه مهارت حل مسئله در فیزیک نظری و کاربردها

• مبانی مکانیک نیوتنی و معادلات لاگرانژ و هاملتون
• ریاضیات پیشرفته شامل حساب دیفرانسیل و انتگرال و جبر خطی
• آشنایی اولیه با مفاهیم میدان‌های الکترومغناطیسی
• نصب و شناخت پایه‌ای نرم‌افزارهای شبیه‌سازی (اختیاری)

دوره به پنج بخش اصلی تقسیم می‌شود که هر کدام شامل چندین درس و پروژه تعاملی هستند:

• بخش اول: مبانی نسبیت خاص
  • مطالعه تحول مختصات لورنتس
  • دلتا زمان و همزمانی
  • اثر دوپلر و آزمایش مایکلسون–مورلی
• بخش دوم: دینامیک در نسبیت خاص
  • بردار چهار-سرعت و چهار-شتاب
  • معادلات حرکت ذرات باردار
• بخش سوم: نسبیت عام و هندسه فضا-زمان
  • تابع متریک و خمیدگیها
  • معادلات میدان اینشتین
  • حل ساده میدان یک جرم نقطه‌ای (شوارزشیلد)
• بخش چهارم: کیهان‌شناسی نظری
  • مدل‌های فریدمن–لومتر–روبرتسون–واکر
  • نرخ انبساط و ثابت کسین (H₀)
  • ماده تاریک و انرژی تاریک
• بخش پنجم: آزمایش‌ها و شبیه‌سازی‌ها
  • محاسبه منحنی موقعیت سیارک‌ها با نرم‌افزار
  • شبیه‌سازی انحنای نور در میدان گرانشی
  • تخمین پارامترهای کیهانی با داده‌های رصدی

این دوره با تاکید بر یادگیری تعاملی و به‌کارگیری ابزارهای نرم‌افزاری طراحی شده است تا دانشجویان:

• با دستکاری پارامترها و مشاهده تغییرات آنی، مفاهیم انتزاعی را ملموس کنند.
• با استفاده از رابط کاربری گرافیکی، به‌سرعت نمودارها و انیمیشن‌های فیزیکی را تحلیل نمایند.
• از طریق پروژه‌های عملی، توانایی پیاده‌سازی معادلات پیچیده را در محیط نرم‌افزار کسب کنند.
• به‌صورت تلفیقی با ریاضیات و کدهای پردازش عددی، درک عمیق‌تری از نظریه‌ها بدست آورند.

مثال ۱: شبیه‌سازی حرکت ذره‌ای با انرژی‌های بالا در آزمایشگاه خطی و مشاهده پدیده اثر دوپلر نسبیتی.

مثال ۲: استفاده از مد شوارزشیلد برای محاسبه شعاع افق رویداد سیاه‌چاله و مقایسه عددی با نتایج نظری.

مثال ۳: طراحی مدل ساده انبساط کیهان با متغیر H₀ و تابع مقیاس a(t)، و رسم نمودارهای مربوط به مراحل اولیه، قرنطینه و تسریع انبساط.

در هر مثال، کاربر می‌تواند متغیرهای اصلی را تغییر دهد و نتیجه را در قالب نمودار و جدول دریافت کند. این قابلیت سبب می‌شود تا لمس عملی نسبیت و کیهان‌شناسی به‌سادگی میسر شود.

دانلود رایگان نرم‌افزار درک فیزیک نوین (جلد اول): نسبیت و کیهان‌شناسی، فرصت بی‌نظیری برای دانشجویان فیزیک و علاقه‌مندان علم فراهم می‌کند تا با رویکردی تعاملی و عملی، پیچیده‌ترین مفاهیم فیزیک قرن بیستم را به صورت ملموس تجربه کنند. با تکمیل این دوره، توانایی تحلیل مسائل پیشرفته نسبیتی و مدل‌های کیهانی به‌دست می‌آید و درک عمیقی از ساختار عالم و رفتار انرژی-ماده پیدا خواهد شد.