天文学:穹顶之下,仰望星空

2022-03-06 08:31:18 | 浏览次数:

一个纯学术专业

天文学是一个纯学术专业,它不像电子工程、航空工程这些工科专业那样要制造出对社会有立竿见影的实用价值的具体产品。虽然我们经常将科学和技术并称为“科学技术”,但科学尤其是天文学、物理学、数学这类基础科学与我们时常接触的工业技术之间还是有巨大差别的。对于基础科学来说,不追求实用价值的研究往往才能得到具有深远影响力和无穷社会价值的科学成果,科学史也强有力地证明了这一点。试问海森堡、薛定谔研究量子力学时是为了开创后来的电子信息时代吗?试问爱因斯坦创立相对论是为了搞出核能吗?显然都不是。他们仅仅是为了解决纯粹物理(理论或实验)的矛盾而去研究那些东西,而在他们创立了那些伟大的科学理论后过了很多年,人们才发现利用这些理论可以制造出伟大的产品,创造出巨大的价值。

天文学研究什么

简单地说,天文学是研究一切天体、天体系统乃至整个宇宙的学科。同时,天文学是一门观测科学,这也是天文学不同于物理学、化学的一个重大特点。天文学没办法针对想要研究的问题而进行科学实验,天文研究只能依靠“被动的实验”——仰望星空。也许你觉得这有很大的局限性,但实际上你大可不必担心,无穷宇宙随处都在发生地球上根本不可能出现的事情,到处都能找到地球上根本不可能产生的物理状态,天文学家通过天文望远镜从宇宙中得到的实验信息、实验数据远比在地球上的任何实验室里得到的更为丰富、更为奇特,因此天文学也被认为是在极端条件下的物理——显然,条件越是极端,越是容易发现新的物理现象,從而促进全新的、重大的基础科学理论的发展。君不见牛顿的万有引力定律、爱因斯坦的广义相对论等都跟天文学有扯不清的关系吗?

天文学的理论研究以物理学为骨架,大多数的物理基础理论——经典力学、流体力学、电动力学、量子力学、狭义相对论、广义相对论、原子物理、原子核物理、粒子物理等,都能在天文研究中找到用武之地。天文学与物理学密不可分:天文学家应用物理学理论来解释宇宙中的种种现象,20世纪最重要的天体物理成就——恒星演化理论的发展就是一个很好的例证,甚至有一些不以天体物理为主要研究方向的物理学家也对此做出了重要贡献,比如伟大的理论物理学家、凝聚态物理的开创者朗道,他最早提出了中子星的概念。同时,由于宇宙中存在极端条件,天文研究可以帮助物理学家验证那些在地面实验室里难以验证的理论,而天文观测又常常会发现一些全新的难以解释的观测现象,天文研究也在不断地向物理理论提出难题,并始终推动着物理学的发展。

学天文学有什么意义

首先,这门学科很难能给你带来很多看得见的利益,它甚至很难能给社会带来很多看得见的(准确说是在我们的有生之年看得见的)利益。也许你马上就郁闷了:“完蛋了,我不仅不能赚很多钱,还不能为社会做出巨大贡献,那我还学它干什么?!”请等一下,要讨论天文学到底有什么意义,我们可以先看看历史。

天文学的诞生与农业有重大关系。如果没有天文研究的成果——计时和历法体系,那整个农业岂不是乱套了?在天文学诞生以后的几千年里,它有很大一部分内容都是对计时、历法的研究。直到现代,天文学都还在为计时法做出贡献,比如说脉冲星就以其高度稳定的周期著称。然而,如果现代的天文学仅仅就只有这点贡献,那当然不足以让这门学科有如此崇高的声誉。大家都知道哥白尼的日心说在当时是石破天惊的理论,而且在社会上引起了巨大的震动,这是因为日心说直接冲击了宗教信念,而宗教在世界上绝大多数的民族当中占有十分重要的地位,它本质上关系到这些人对自己生命意义的认识。为什么一个天文学争论会闹出这么大的宗教问题?归根究底,我们对宇宙、对世界的宏观认识会直接影响我们对自身生命意义的认识——什么,你不相信?那如果我告诉你下个月世界末日就要到来,你还会觉得你现在做的事情都有意义吗?或者你可以想一下著名电影《盗梦空间》中的情景,想想如果你的生命不过只是梦幻一场,你会有怎样的人生感悟?然后你就知道你对世界的宏观认识会不会直接影响你对自身生命意义的认识,会不会从深层次影响你的生活方式了。

所以说,探索宇宙具有多重意义——满足我们的好奇心,满足我们对美的需求,满足我们认识世界并进一步认识生命、认识自己的渴望。这些意义看起来很玄乎,但却是真实的,甚至可以说这些才是人生中最真实的东西。这也是为什么科学伟大,为什么科学不同于应用技术——真正的科学不仅能改变这个现实世界,而且能改变我们的内心世界。

也许那些你今天看不到用处的基础科学研究,正在为几十年后的人类社会描绘与今天彻底不同的图景。科学尤其是基础科学,它的伟大之处就在于既能深远地改变现实的物质文明,又能深深地影响我们的内心世界。天文学,它的意义既在于外在之世界,又在于内在之我心。

天文学专业毕业生的主要去向

天文学专业的本科生在毕业之前,一定要问自己一个问题:还做不做科研?如果回答是否定的,那毕业去向就没有典型答案。不想做科研,那就只能选择跨专业考研、直接工作等道路,而由于本科生不具备做科研的基本功,故而是不可能找到对口的科研工作的(也许你可以选择当小学老师,或者搞科普活动)。

如果毕业以后继续走天文学的道路,那就很明确了——进入研究生阶段,直到博士毕业,然后进入大学或研究所(天文台)从事科研工作。需要选择的就是在国内读研还是在国外读研(中国和美国基础科学专业的研究生往往都是直博)。

在国内读研一般就是直接保送本校研究生,国内天文学专业比较好的几所学校(北京大学、中国科学技术大学、南京大学等)的天文学院系都有比较充裕的保研名额,这些学校的天文学专业本科生要保送本校研究生并不难,只要本科成绩比较好即可。

去国外读研就牵涉很多问题了。首先必须要说的是,西方发达国家的科研环境、科研软硬条件确实是明显优于国内的。所以即使你本科毕业不出国,你将来还是要到国外去做博士后或者访问学者的,即使你只想在中国的某个天文学院系或者某个天文台做科研工作,你还是得有国外学习、研究的经历作为基本条件。而且,对于理科专业的学生来说,本科毕业时的可塑性比博士毕业时更强,本科毕业就出国学习的人更占有优势。所以,天文学专业乃至整个物理学类专业的学生在本科毕业时仍以出国读研为主流(也许有的同学担心出国读书的经济问题,这个大可以放心,国内顶级大学理科专业的学生出国读研一般都是拿全额奖学金的,不仅不用交学费,还有工资拿)。

院校推荐

南京大学的天文系是中国的第一个天文系(现在改名叫“天文与空间科学学院”),是国内最大、最全面,也是唯一拥有天文学国家一级重点学科的天文系。

中国科学技术大学和北京大学的天文系都隶属物理学院,并且基本都是研究天体物理学的(在天体物理学方面,两校不弱于南京大学),天体物理学是当今天文学最主要的组成部分,也是最主流的研究方向。

另外,在厦门大学、山东大学(威海分校)、广西大学等高校也分布着强大的天文学术力量。

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