前不久，清華大學(xué)官方微博宣布其正式成立天文系，納入理學(xué)院。這所頂尖高校，開(kāi)始以獨(dú)立院系的方式，培養(yǎng)探索星辰大海的高級(jí)人才。
其實(shí)，讓很多人驚訝的，并不是清華成立了天文系，而是原來(lái)清華此前并沒(méi)有天文系。
天文學(xué)如此古老，在公眾心中，又如此神秘。它是“數(shù)理化天地生”六大基礎(chǔ)學(xué)科之一，但又自帶“貴族”氣息。在我國(guó)，真正開(kāi)設(shè)天文學(xué)系的高校寥寥，發(fā)展至今，不過(guò)也就南京大學(xué)、北京師范大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、北京大學(xué)等十余所。
不了解天文專(zhuān)業(yè)的人，對(duì)它會(huì)懷揣諸多浪漫想象。但宇宙的真相并不以詩(shī)句形式展現(xiàn)，數(shù)學(xué)才是它的標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言。
這個(gè)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生和研究者會(huì)告訴你，學(xué)天文也和學(xué)其他所有基礎(chǔ)學(xué)科一樣，要忍受枯燥的重復(fù)，要面對(duì)繁復(fù)的公式，要將熱愛(ài)和堅(jiān)守作為指路明燈。
課程很“硬核”，作業(yè)讓人“酸爽”
“我都不說(shuō)我是學(xué)天文的，因?yàn)橐徽f(shuō)天文，大家就有各種各樣的問(wèn)題。”北京大學(xué)天文系大三學(xué)生李嘉軒說(shuō)。比如，“吃瓜群眾”會(huì)問(wèn)天文是文科還是理科，學(xué)天文是不是學(xué)氣象，學(xué)天文是不是搞宇航……“我就干脆說(shuō)我是學(xué)物理的。”
在各大高校的天文學(xué)人才培養(yǎng)方案中，也會(huì)清晰地列出該專(zhuān)業(yè)的核心課程。南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院本科人才培養(yǎng)方案指出，其目前設(shè)有天文學(xué)專(zhuān)業(yè)和空間科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)。其中，對(duì)天文學(xué)專(zhuān)業(yè)的描述是：“數(shù)學(xué)和物理課程是本專(zhuān)業(yè)的重要知識(shí)基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)知識(shí)是必不可少的重要工具。另外，本專(zhuān)業(yè)對(duì)學(xué)生的英語(yǔ)能力也有較高的要求。”核心課程中，有天體力學(xué)基礎(chǔ)、理論天體物理，球面天文等。而對(duì)空間科學(xué)技術(shù)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，則要學(xué)習(xí)電路分析、航天器軌道力學(xué)、空間天體測(cè)量等課程。
一看名字就知道，課程很“硬核”。
“本科學(xué)習(xí)天文，其實(shí)意味著你選了一個(gè)要學(xué)很多數(shù)學(xué)和物理的專(zhuān)業(yè)。”中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)副研究員李海寧告訴科技日?qǐng)?bào)記者，天文學(xué)專(zhuān)業(yè)一般有三個(gè)方向——天體物理、天體力學(xué)和天體測(cè)量以及天文技術(shù)和方法。不過(guò)，在實(shí)際的天文研究項(xiàng)目中，通常需要這三個(gè)方向的天文學(xué)家合力參與。
具體到各個(gè)高校，方向設(shè)置會(huì)稍有不同。但課程體驗(yàn)可能都會(huì)類(lèi)似——艱深但有趣。
在北京大學(xué)，天文學(xué)主要有天體物理和天文高新技術(shù)兩個(gè)方向，后者更偏工程，相對(duì)來(lái)說(shuō)更加冷門(mén)。一門(mén)宇宙探測(cè)新技術(shù)引論，讓接受采訪的三個(gè)北大高材生回想起來(lái)都感覺(jué)“酸爽”——“像一門(mén)電子系課程”。
北京大學(xué)天文系本科生劉暢向記者回憶起當(dāng)時(shí)最 “崩潰”的一項(xiàng)作業(yè)——課程內(nèi)容是講授射電望遠(yuǎn)鏡的綜合孔徑技術(shù)，作業(yè)是讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)一個(gè)望遠(yuǎn)鏡陣列，并用這個(gè)望遠(yuǎn)鏡陣列去探測(cè)一片自己設(shè)計(jì)的星空，得到一組數(shù)據(jù)后，再還原星空本來(lái)的樣子。“光代碼就要調(diào)試好幾天。”
星星可以不看，代碼一定要寫(xiě)
不要總問(wèn)學(xué)天文的學(xué)生，那些一閃一閃亮晶晶的都是什么星座。這并非他們必須要掌握的技能。他們也并不常需要“夜觀星象”。實(shí)際上，就算真正做光學(xué)觀測(cè)，靠的也不是肉眼，而是靠專(zhuān)用的大型天文相機(jī)。更何況，很多時(shí)候觀測(cè)用的是射電天文望遠(yuǎn)鏡，收集的是天體的射電波，無(wú)需等待夜幕降臨。
觀測(cè)到底是怎樣的體驗(yàn)?“就是等。”本科畢業(yè)于英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理和天體物理專(zhuān)業(yè)的彭冠辰說(shuō)，寫(xiě)好供望遠(yuǎn)鏡使用的程序，設(shè)定好觀測(cè)時(shí)間和觀測(cè)對(duì)象，然后“開(kāi)等”。在等待的過(guò)程中，還可以處理下之前望遠(yuǎn)鏡返回的數(shù)據(jù)。
李嘉軒也把他們做課題時(shí)拿到的圖片發(fā)給了記者?？雌饋?lái)平平無(wú)奇的黑白圖片，如同顯微鏡下的細(xì)胞圖，分布著各種意義不明的黑點(diǎn)，有的黑點(diǎn)大些，外圍還帶著模糊的一圈。“這個(gè)就是一個(gè)星系。就5000萬(wàn)光年，特別近。”為了方便記者理解，他把平時(shí)常用的天文距離單位Mpc(百萬(wàn)秒差距)換算成了光年。5000萬(wàn)光年，特別近，這大概就是天文專(zhuān)業(yè)學(xué)生的距離觀吧。
“不是所有人都需要或者都有條件去看天空的。”李海寧說(shuō)，原則上念天文的學(xué)生需要具備觀測(cè)星空的常識(shí)，但做研究時(shí)，很多時(shí)候用的不是自己親自拿到的數(shù)據(jù)，而是其他望遠(yuǎn)鏡采集到的數(shù)據(jù)。“現(xiàn)在更多的是一種全球數(shù)據(jù)共享的模式。”
學(xué)天文就是寫(xiě)代碼。星星可以不用看，但是代碼一定要寫(xiě)。
要用代碼做什么事情?北京大學(xué)天文系本科生亢議不假思索地回答：所有事情。
望遠(yuǎn)鏡拍的圖片，要用代碼下載、用代碼打開(kāi)——因?yàn)閿?shù)據(jù)量太大，用常規(guī)方式打開(kāi)下載可能要磨蹭到“宇宙盡頭”;然后，要用代碼提取圖片上的有用信息，再根據(jù)自己的研究問(wèn)題和科學(xué)目標(biāo)，用代碼去分析這一系列信息的特征，用代碼去做模型的擬合……
“寫(xiě)代碼也是我們很重要的智力成果。”亢議說(shuō)，就算是偏向理論研究，一樣也要做模擬，要計(jì)算演化，這些都是人力難以完成的工作，必須交給計(jì)算機(jī)。
天文專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，雖然是“半野生”的，但也能當(dāng)合格的程序員。在他們畢業(yè)之后，如果不想繼續(xù)求索宇宙的真相是什么，轉(zhuǎn)行到計(jì)算機(jī)領(lǐng)域或者做數(shù)據(jù)分析，也完全沒(méi)問(wèn)題。連宇宙這么廣闊的數(shù)據(jù)都能分析，何況行業(yè)數(shù)據(jù)呢?用人單位會(huì)這么想。
宇宙這么大，總有人想看看
談起做天文的樂(lè)趣，李海寧說(shuō)以前覺(jué)得宇宙和人們距離遙遠(yuǎn)，做了這么多年天文研究以后，會(huì)發(fā)現(xiàn)很多規(guī)律適用于宇宙萬(wàn)物。“我們每個(gè)人跟宇宙大爆炸最開(kāi)始的一剎那都有千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，你的身體里帶著宇宙大爆炸的證據(jù)，這讓我覺(jué)得自己沒(méi)有這么渺小。”
描述自己對(duì)天文熱愛(ài)的源起，好幾位天文學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生都會(huì)提到一個(gè)詞——“小時(shí)候”。一本書(shū)，一張照片，或者一個(gè)論壇，就成了冥冥之中的指引。
“對(duì)小朋友來(lái)說(shuō)，看星星難道沒(méi)有意思嗎?我覺(jué)得其他東西都沒(méi)有天文有意思。”李嘉軒來(lái)自甘肅定西，他在初中時(shí)無(wú)意間進(jìn)入了一個(gè)天文論壇，從此就“掉坑”了。也是從論壇上，他知道了天文奧賽的存在，于是一口氣參加了三屆。最后念了天文系，也是順理成章。
彭冠辰則是小時(shí)候被書(shū)上美麗的星云圖片“撩撥”到，一直參加各類(lèi)天文比賽，參加過(guò)社團(tuán)，也在中學(xué)時(shí)就觀測(cè)過(guò)星空。不過(guò)，他的天文研究之路確實(shí)算得上坎坷——一開(kāi)始，彭冠辰?jīng)]能考上心儀大學(xué)的天文專(zhuān)業(yè)，上了北京郵電大學(xué);念了兩年應(yīng)用物理之后，他退了學(xué)并申請(qǐng)上了曼徹斯特大學(xué)物理和天體物理專(zhuān)業(yè)。
退學(xué)也不是沒(méi)遭到家人反對(duì)，畢竟天文是門(mén)看起來(lái)沒(méi)什么用的學(xué)科。
彭冠辰說(shuō)，他一直相信“無(wú)用之用”。“我覺(jué)得自己開(kāi)心，或者能讓別人開(kāi)心就很好。有些人負(fù)責(zé)經(jīng)濟(jì)建設(shè)，而我就負(fù)責(zé)保有自己的好奇心，把好奇心驅(qū)使下了解到的東西告訴其他人，我也是在完成自己的社會(huì)角色。”他說(shuō)。
