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        天文學(xué):穹頂之下,仰望星空

        2018-08-03 05:32:08鐘政
        求學(xué)·理科版 2018年3期
        關(guān)鍵詞:讀研天文學(xué)天體

        鐘政

        一個(gè)純學(xué)術(shù)專業(yè)

        天文學(xué)是一個(gè)純學(xué)術(shù)專業(yè),它不像電子工程、航空工程這些工科專業(yè)那樣要制造出對社會有立竿見影的實(shí)用價(jià)值的具體產(chǎn)品。雖然我們經(jīng)常將科學(xué)和技術(shù)并稱為“科學(xué)技術(shù)”,但科學(xué)尤其是天文學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)這類基礎(chǔ)科學(xué)與我們時(shí)常接觸的工業(yè)技術(shù)之間還是有巨大差別的。對于基礎(chǔ)科學(xué)來說,不追求實(shí)用價(jià)值的研究往往才能得到具有深遠(yuǎn)影響力和無窮社會價(jià)值的科學(xué)成果,科學(xué)史也強(qiáng)有力地證明了這一點(diǎn)。試問海森堡、薛定諤研究量子力學(xué)時(shí)是為了開創(chuàng)后來的電子信息時(shí)代嗎?試問愛因斯坦創(chuàng)立相對論是為了搞出核能嗎?顯然都不是。他們僅僅是為了解決純粹物理(理論或?qū)嶒?yàn))的矛盾而去研究那些東西,而在他們創(chuàng)立了那些偉大的科學(xué)理論后過了很多年,人們才發(fā)現(xiàn)利用這些理論可以制造出偉大的產(chǎn)品,創(chuàng)造出巨大的價(jià)值。

        天文學(xué)研究什么

        簡單地說,天文學(xué)是研究一切天體、天體系統(tǒng)乃至整個(gè)宇宙的學(xué)科。同時(shí),天文學(xué)是一門觀測科學(xué),這也是天文學(xué)不同于物理學(xué)、化學(xué)的一個(gè)重大特點(diǎn)。天文學(xué)沒辦法針對想要研究的問題而進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn),天文研究只能依靠“被動的實(shí)驗(yàn)”——仰望星空。也許你覺得這有很大的局限性,但實(shí)際上你大可不必?fù)?dān)心,無窮宇宙隨處都在發(fā)生地球上根本不可能出現(xiàn)的事情,到處都能找到地球上根本不可能產(chǎn)生的物理狀態(tài),天文學(xué)家通過天文望遠(yuǎn)鏡從宇宙中得到的實(shí)驗(yàn)信息、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)比在地球上的任何實(shí)驗(yàn)室里得到的更為豐富、更為奇特,因此天文學(xué)也被認(rèn)為是在極端條件下的物理——顯然,條件越是極端,越是容易發(fā)現(xiàn)新的物理現(xiàn)象,從而促進(jìn)全新的、重大的基礎(chǔ)科學(xué)理論的發(fā)展。君不見牛頓的萬有引力定律、愛因斯坦的廣義相對論等都跟天文學(xué)有扯不清的關(guān)系嗎?

        天文學(xué)的理論研究以物理學(xué)為骨架,大多數(shù)的物理基礎(chǔ)理論——經(jīng)典力學(xué)、流體力學(xué)、電動力學(xué)、量子力學(xué)、狹義相對論、廣義相對論、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。天文學(xué)與物理學(xué)密不可分:天文學(xué)家應(yīng)用物理學(xué)理論來解釋宇宙中的種種現(xiàn)象,20世紀(jì)最重要的天體物理成就——恒星演化理論的發(fā)展就是一個(gè)很好的例證,甚至有一些不以天體物理為主要研究方向的物理學(xué)家也對此做出了重要貢獻(xiàn),比如偉大的理論物理學(xué)家、凝聚態(tài)物理的開創(chuàng)者朗道,他最早提出了中子星的概念。同時(shí),由于宇宙中存在極端條件,天文研究可以幫助物理學(xué)家驗(yàn)證那些在地面實(shí)驗(yàn)室里難以驗(yàn)證的理論,而天文觀測又常常會發(fā)現(xiàn)一些全新的難以解釋的觀測現(xiàn)象,天文研究也在不斷地向物理理論提出難題,并始終推動著物理學(xué)的發(fā)展。

        學(xué)天文學(xué)有什么意義

        首先,這門學(xué)科很難能給你帶來很多看得見的利益,它甚至很難能給社會帶來很多看得見的(準(zhǔn)確說是在我們的有生之年看得見的)利益。也許你馬上就郁悶了:“完蛋了,我不僅不能賺很多錢,還不能為社會做出巨大貢獻(xiàn),那我還學(xué)它干什么?!”請等一下,要討論天文學(xué)到底有什么意義,我們可以先看看歷史。

        天文學(xué)的誕生與農(nóng)業(yè)有重大關(guān)系。如果沒有天文研究的成果——計(jì)時(shí)和歷法體系,那整個(gè)農(nóng)業(yè)豈不是亂套了?在天文學(xué)誕生以后的幾千年里,它有很大一部分內(nèi)容都是對計(jì)時(shí)、歷法的研究。直到現(xiàn)代,天文學(xué)都還在為計(jì)時(shí)法做出貢獻(xiàn),比如說脈沖星就以其高度穩(wěn)定的周期著稱。然而,如果現(xiàn)代的天文學(xué)僅僅就只有這點(diǎn)貢獻(xiàn),那當(dāng)然不足以讓這門學(xué)科有如此崇高的聲譽(yù)。大家都知道哥白尼的日心說在當(dāng)時(shí)是石破天驚的理論,而且在社會上引起了巨大的震動,這是因?yàn)槿招恼f直接沖擊了宗教信念,而宗教在世界上絕大多數(shù)的民族當(dāng)中占有十分重要的地位,它本質(zhì)上關(guān)系到這些人對自己生命意義的認(rèn)識。為什么一個(gè)天文學(xué)爭論會鬧出這么大的宗教問題?歸根究底,我們對宇宙、對世界的宏觀認(rèn)識會直接影響我們對自身生命意義的認(rèn)識——什么,你不相信?那如果我告訴你下個(gè)月世界末日就要到來,你還會覺得你現(xiàn)在做的事情都有意義嗎?或者你可以想一下著名電影《盜夢空間》中的情景,想想如果你的生命不過只是夢幻一場,你會有怎樣的人生感悟?然后你就知道你對世界的宏觀認(rèn)識會不會直接影響你對自身生命意義的認(rèn)識,會不會從深層次影響你的生活方式了。

        所以說,探索宇宙具有多重意義——滿足我們的好奇心,滿足我們對美的需求,滿足我們認(rèn)識世界并進(jìn)一步認(rèn)識生命、認(rèn)識自己的渴望。這些意義看起來很玄乎,但卻是真實(shí)的,甚至可以說這些才是人生中最真實(shí)的東西。這也是為什么科學(xué)偉大,為什么科學(xué)不同于應(yīng)用技術(shù)——真正的科學(xué)不僅能改變這個(gè)現(xiàn)實(shí)世界,而且能改變我們的內(nèi)心世界。

        也許那些你今天看不到用處的基礎(chǔ)科學(xué)研究,正在為幾十年后的人類社會描繪與今天徹底不同的圖景??茖W(xué)尤其是基礎(chǔ)科學(xué),它的偉大之處就在于既能深遠(yuǎn)地改變現(xiàn)實(shí)的物質(zhì)文明,又能深深地影響我們的內(nèi)心世界。天文學(xué),它的意義既在于外在之世界,又在于內(nèi)在之我心。

        天文學(xué)專業(yè)畢業(yè)生的主要去向

        天文學(xué)專業(yè)的本科生在畢業(yè)之前,一定要問自己一個(gè)問題:還做不做科研?如果回答是否定的,那畢業(yè)去向就沒有典型答案。不想做科研,那就只能選擇跨專業(yè)考研、直接工作等道路,而由于本科生不具備做科研的基本功,故而是不可能找到對口的科研工作的(也許你可以選擇當(dāng)小學(xué)老師,或者搞科普活動)。

        如果畢業(yè)以后繼續(xù)走天文學(xué)的道路,那就很明確了——進(jìn)入研究生階段,直到博士畢業(yè),然后進(jìn)入大學(xué)或研究所(天文臺)從事科研工作。需要選擇的就是在國內(nèi)讀研還是在國外讀研(中國和美國基礎(chǔ)科學(xué)專業(yè)的研究生往往都是直博)。

        在國內(nèi)讀研一般就是直接保送本校研究生,國內(nèi)天文學(xué)專業(yè)比較好的幾所學(xué)校(北京大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、南京大學(xué)等)的天文學(xué)院系都有比較充裕的保研名額,這些學(xué)校的天文學(xué)專業(yè)本科生要保送本校研究生并不難,只要本科成績比較好即可。

        去國外讀研就牽涉很多問題了。首先必須要說的是,西方發(fā)達(dá)國家的科研環(huán)境、科研軟硬條件確實(shí)是明顯優(yōu)于國內(nèi)的。所以即使你本科畢業(yè)不出國,你將來還是要到國外去做博士后或者訪問學(xué)者的,即使你只想在中國的某個(gè)天文學(xué)院系或者某個(gè)天文臺做科研工作,你還是得有國外學(xué)習(xí)、研究的經(jīng)歷作為基本條件。而且,對于理科專業(yè)的學(xué)生來說,本科畢業(yè)時(shí)的可塑性比博士畢業(yè)時(shí)更強(qiáng),本科畢業(yè)就出國學(xué)習(xí)的人更占有優(yōu)勢。所以,天文學(xué)專業(yè)乃至整個(gè)物理學(xué)類專業(yè)的學(xué)生在本科畢業(yè)時(shí)仍以出國讀研為主流(也許有的同學(xué)擔(dān)心出國讀書的經(jīng)濟(jì)問題,這個(gè)大可以放心,國內(nèi)頂級大學(xué)理科專業(yè)的學(xué)生出國讀研一般都是拿全額獎(jiǎng)學(xué)金的,不僅不用交學(xué)費(fèi),還有工資拿)。

        院校推薦

        南京大學(xué)的天文系是中國的第一個(gè)天文系(現(xiàn)在改名叫“天文與空間科學(xué)學(xué)院”),是國內(nèi)最大、最全面,也是唯一擁有天文學(xué)國家一級重點(diǎn)學(xué)科的天文系。

        中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)和北京大學(xué)的天文系都隸屬物理學(xué)院,并且基本都是研究天體物理學(xué)的(在天體物理學(xué)方面,兩校不弱于南京大學(xué)),天體物理學(xué)是當(dāng)今天文學(xué)最主要的組成部分,也是最主流的研究方向。

        另外,在廈門大學(xué)、山東大學(xué)(威海分校)、廣西大學(xué)等高校也分布著強(qiáng)大的天文學(xué)術(shù)力量。

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