大家周末好呀
在你的印象中天文学的研究人员都在做些什么呢他们是天气预报员还是占星大师事实上他们既不懂占卜也不预报天气他们的主要任务是看月观星一边探索宇宙奥秘一边努力养活自己今天这位博士就来自天文学领域他将为大家全面介绍天文学专业的研究内容以及如何进入这个学科希望能给未来想研究天文学的同学提供一些建议
专栏中所涉及的内容为嘉宾自身的经历仅供参考不同院校专业研究方向的博士在研究和生活方面都会有不同的体验哟
多年前有个学天文的研究生对我说其父的朋友得知其在紫金山天文台读天文研究生问这个天文台是不是做天气预报的
没错很多人以为天文学研究人员就是做天气预报的
这个也不怪大家当年被誉为科学之父的泰勒斯被人嘲笑为穷鬼于是他夜观天象预测那一年橄榄会丰收然后租了附近所有榨油机结果他靠着高价转租榨油机赚了一大笔还特意到嘲笑他的人面前炫耀了一番这个故事说明研究天文的人是有天气预报的能力的但严格说尽管泰勒斯也研究天文学他的这项技能却属于天气预报学不算天文学
如果只是被认为有天气预报的能力倒也罢了就怕有人认为我们会算命你不是研究星座的吗能不能帮我算算今年的运势啊抱歉我要有这项技能当年早就去炒股了
但说实话确实有不少著名天文学家兼职算命比如富甲一方的第谷就热衷用占星术给人算命开普勒曾经因为生活所迫也搞过占星术但他们算命的成就没有流传下来天文方面的贡献却是不朽的
No1
天文的研究对象
上面说过天文学家不预报天气也不算命那么天文到底研究什么呢一句话天文学的任务是看太阳看月亮看星星
在我们太阳系内有太阳月亮大小行星彗星与卫星在太阳系外有很多恒星与恒星残骸白矮星中子星与黑洞以及环绕其中一部分恒星的系外行星太阳与周围几千亿颗恒星构成银河系宇宙中还有其他无数星星各自会聚构成大量类似于银河系的星系有些星系中心的巨大黑洞快速吸食周围的气体与尘埃形成活动星系核
以上所有都属于太阳月亮与星星及其会聚成的团体天文学研究的就是它们的位置运动路线物理性质还有它们的出生变化与死亡以及这些过程发出的各种各样的信息至于宇宙中的那些分子云算是孕育恒星的育婴室弥漫在宇宙中的宇宙大爆炸的辐射余烬则是宇宙学的研究对象
No2
天文的研究手段
除了黑洞之外天体要么发出光要么反射光光是天体给人类的最容易接收的信息长期以来人们只能观测肉眼可见的那类光可见光
观测可见光的方式一开始当然是用肉眼1609年伽利略用自己制造的天文望远镜观测
星空
从此人类进入了天文望远镜时代直到今天接收可见光的天文望远镜依然是天文观测中的最重要的几个主力之一我们熟知的哈勃太空望远镜观测的对象也主要为可见光
哈勃太空望远镜拍摄的名作创生之柱尽管绝大部分天文学家并不是
星空
摄影师但天文学家使用的顶尖级别望远镜却可以拍摄出最美丽的天文图NASAESAHubbleSpaceTelescope除了可见光望远镜之外天文学家与工程师们还设计制造了紫外望远镜红外望远镜射电望远镜X射线望远镜与伽玛射线望远镜分别观测天体发出的紫外线红外线射电辐射X射线与伽玛射线这些辐射与可见光共同构成了电磁波这个统一概念换句话说它们都是某个波段的电磁波
除了电磁波之外有些天体还会发出强烈的宇宙线中微子引力波比如太阳在不断发出大量中微子太阳上剧烈的爆发过程会发出大量宇宙线有些超新星爆发会也会发出大量中微子与宇宙线黑洞与黑洞并合中子星与中子星并合以及黑洞与中子星并合都会发出强烈的引力波宇宙线中微子引力波与电磁波一样都携带着天体内部的重要信息甚至是原始的重要信息因此对于这些信息天文学家自然会说我全都要
为了那句我全都要天文学家物理学家与工程师设计制造出宇宙线探测器中微子探测器与引力波探测器其中宇宙线探测器于1912年在5300米高山上首次探测到宇宙线中微子探测器在
198
7年首次探测到银河系外发射过来的中微子引力波探测器在2015年首次探测到两个黑洞并合发出的引力波天文虽然是观测学科但也需要大量的理论分析与计算因此虽然有的天文学家一辈子都没摸过望远镜和其他观测仪器却依然是合格甚至杰出的天文学家他们是理论天文学家理论天文学家的主要工具是纸笔黑板白板个人计算机或超级计算机别人开发的程序或自己开发的程序对于想成为理论天文学家的人而言过硬的数学物理与编程的能力是必不可少的技能也是必修课
当然从事观测工作的天文学家也需要有编程方面的强大很强大技能以处理各类观测数据
No3
我的天文之路
作为天文研究大潮中渺小的一员我的天文成就虽然微不足道但我希望自己能够为后来者提供一些建议
我对天文的兴趣始于小学毕业的暑假如果我不是在
四五
岁时把我爸珍藏多年的那么多本十万
个为什么都撕光这个时间应该会提前几年在小学毕业那年暑假我在一个中学的图书馆一口气看完了卞德培先生写的神秘的宇宙当我看到木星附近两个小行星群和木星构成一个几乎等边的三角形稳定前进符合三体运动稳定解的那一部分时被深深震撼了我本科期间的专业是工科大三时我选修了一门天文选修课给老师留下了深刻印象他建议我去读天体物理研究生而我当时却更钟情数学和理论物理没有采纳这个建议但几经曲折之后我最终还是进入了天体物理这个领域还是逃不过真香定律啊
读研期间我主要研究超新星有关的领域期间也遇到过挫折后来终于在大量阅读的基础上看到了某个超新星能源理论的缺陷后立即想到了可以解决这个缺陷的方案很快就将论文完成投到美国TheAstrophysicalJournal天体物理学杂志ApJ后仅9天就收到审稿人的高度评价迅速发表这是我在天体物理方面的第一篇英文论文后来被哈佛大学小组多次引用论文里面提出的修正方案也被哈佛大学小组写入其模型程序包里
有了第一篇论文打底后面的局面也就打开了也顺利进入博士阶段期间到国外联合培养一年半然后于2018年回国拿到博士学位到现在为止与合作者一起写了20多篇论文大部分已经发表在ApJ对于所有想读天文专业的学生我能说的就是遇到困难时要有好的心态坚持下去就有转机实在没有出路大不了换专业如果真的喜欢这个学科请热爱它并努力地去研究它
No4
怎样才可以从事天文研究
当然是先进入一个天文本科专业或者研究生专业啊和其他学科一样在大学或者研究所接受系统而扎实的训练是进入天文专业的最可靠途径
我国现在有十几所大学招收天文本科生其中拥有最好的天文系的大学有三个按照英文首字母排序北京大学南京大学中国科技大学至于这三个大学的天文专业哪一个是全国第一我个人觉得这是一个无解的问题因为三个大学都有人认为自己学校的天文系全国最强而且事实上这三个也是各擅胜场
除了上述拥有最强天文系的三所大学之外国内招收天文本科的大学还有不分顺序清华大学北京师范大学厦门大学中山大学云南大学中国科学院大学上海交通大学河北师范大学西华师范大学等
有些大学虽然尚未建立天文系或者物理与天文系但却开设天体物理中心或天体物理研究所或者在物理专业中开设天文班培养天文类学生如武汉大学华中师范大学上海师范大学广西大学广州大学天津师范大学等对于热爱天文的高中生可以综合自己的学习成绩与对学校的偏好来选择报考的大学
而对于想成为国内天文研究生的学生可以选择的目标更多首先上面列举的绝大部分大学都有天文研究生专业此外还有中国科学院系统的各大天文台与研究所可以去国家天文台高能物理研究所紫金山天文台上海天文台云南天文台新疆天文台等这些天文台与研究所都有各自的特点大多数有很强非常强的科研实力如果想学习制造天文望远镜有关的天文光学技术中国科学院的南京天文光学技术研究所长春光学精密机械与物理研究所等研究所则是非常好的选择
申请出国读天文本科或者博士也是一个不错的选择国外好的理工类大学大多数有天文学专业有些人文为主的好大学也有天文本科专业只要花点时间就可以了解到一些重要信息
最后要对那些已经成年的读者说的是天文虽然是一门科学但也是一门浪漫的学科
四五
千年前美索不达米亚的苏美尔人白天放羊晚上看星星把天上的星星想象为天上的羊群三四
千年前古巴比伦人划分出了十二星座流传至今现在各种各样强大望远镜得到绚丽多姿的星云与星系图
80厘米F4GSO反射望远镜安装CanonEOS550D相机拍下的NGC2237即著名的玫瑰星云AndreasFinkWikimediaCommons
如果你学了天文学再学一点诗词歌赋那你就可以陪着自己喜欢的人看雪看星星看月亮从诗词歌赋谈到人生哲学了
致谢感谢我父亲王允良先生当年没有因为我撕了他的那套书而揍我让我可以以正常的智力从事科研感谢我妻子邹莎莎阅读了全文并发现三处笔误
作者名片
编辑Yuki
排版Yao
欢迎个人转发到 朋友圈
果壳
IDGuokr42
靠谱科普
就看果壳
拓展阅读读个食品学博士除了试吃还要满世界捡屎
