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，開始以獨立院系的方式，培養(yǎng)探索星辰大海的高級人才。
其實，讓很多人驚訝的，并不是清華成立了天文系，而是原來清華此前并沒有天文系。
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，真正開設(shè)天文學(xué)系的高校寥寥，發(fā)展至今，不過也就南京大學(xué)、北京師范大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、北京大學(xué)等十余所。
不了解天文專業(yè)的人，對它會懷揣諸多浪漫想象。但宇宙的真相并不以詩句形式展現(xiàn)，數(shù)學(xué)才是它的標(biāo)準(zhǔn)化語言。
這個專業(yè)的學(xué)生和研究者會告訴你，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)，要面對繁復(fù)的公式，要將熱愛和堅守作為指路明燈。
課程很“硬核”，作業(yè)讓人“酸爽”
“我都不說我是學(xué)天文的，因為一說天文，大家就有各種各樣的問題。”北京大學(xué)天文系大三學(xué)生李嘉軒說。比如，“吃瓜群眾”會問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，也會清晰地列出該專業(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)專業(yè)和空間科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。其中，對天文學(xué)專業(yè)的描述是：“數(shù)學(xué)和物理課程是本專業(yè)的重要知識基礎(chǔ)，計算機(jī)知識是必不可少的重要工具。另外，本專業(yè)對學(xué)生的英語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。而對空間科學(xué)技術(shù)專業(yè)的學(xué)生來說，則要學(xué)習(xí)電路分析、航天器軌道力學(xué)、空間天體測量等課程。
一看名字就知道，課程很“硬核”。
“本科學(xué)習(xí)天文，其實意味著你選了一個要學(xué)很多數(shù)學(xué)和物理的專業(yè)。”中國科學(xué)院國家天文臺副研究員李海寧告訴科技日報記者，天文學(xué)專業(yè)一般有三個方向——天體物理、天體力學(xué)和天體測量以及天文技術(shù)和方法。不過，在實際的天文研究項目中，通常需要這三個方向的天文學(xué)家合力參與。
具體到各個高校，方向設(shè)置會稍有不同。但課程體驗可能都會類似——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)兩個方向，后者更偏工程，相對來說更加冷門。一門宇宙探測新技術(shù)引論，讓接受采訪的三個北大高材生回想起來都感覺“酸爽”——“像一門電子系課程”。
北京大學(xué)天文系本科生劉暢向記者回憶起當(dāng)時最 “崩潰”的一項作業(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)計一個望遠(yuǎn)鏡陣列，并用這個望遠(yuǎn)鏡陣列去探測一片自己設(shè)計的星空，得到一組數(shù)據(jù)后，再還原星空本來的樣子。“光代碼就要調(diào)試好幾天。”
星星可以不看，代碼一定要寫
不要總問學(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”。實際上，就算真正做光學(xué)觀測，靠的也不是肉眼，而是靠專用的大型天文相機(jī)。更何況，很多時候觀測用的是射電天文望遠(yuǎn)鏡，收集的是天體的射電波，無需等待夜幕降臨。
觀測到底是怎樣的體驗?“就是等。”本科畢業(yè)于英國曼徹斯特大學(xué)物理和天體物理專業(yè)的彭冠辰說，寫好供望遠(yuǎn)鏡使用的程序，設(shè)定好觀測時間和觀測對象，然后“開等”。在等待的過程中，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拿到的圖片發(fā)給了記者?？雌饋砥狡綗o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，有的黑點大些，外圍還帶著模糊的一圈。“這個就是一個星系。就5000萬光年，特別近。”為了方便記者理解，他把平時常用的天文距離單位Mpc(百萬秒差距)換算成了光年。5000萬光年，特別近，這大概就是天文專業(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，原則上念天文的學(xué)生需要具備觀測星空的常識，但做研究時，很多時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)天文就是寫代碼。星星可以不用看，但是代碼一定要寫。
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——因為數(shù)據(jù)量太大，用常規(guī)方式打開下載可能要磨蹭到“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……
“寫代碼也是我們很重要的智力成果。”亢議說，就算是偏向理論研究，一樣也要做模擬，要計算演化，這些都是人力難以完成的工作，必須交給計算機(jī)。
天文專業(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)行到計算機(jī)領(lǐng)域或者做數(shù)據(jù)分析，也完全沒問題。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?用人單位會這么想。
宇宙這么大，總有人想看看
談起做天文的樂趣，李海寧說以前覺得宇宙和人們距離遙遠(yuǎn)，做了這么多年天文研究以后，會發(fā)現(xiàn)很多規(guī)律適用于宇宙萬物。“我們每個人跟宇宙大爆炸最開始的一剎那都有千絲萬縷的聯(lián)系，你的身體里帶著宇宙大爆炸的證據(jù)，這讓我覺得自己沒有這么渺小。”
描述自己對天文熱愛的源起，好幾位天文學(xué)專業(yè)的學(xué)生都會提到一個詞——“小時候”。一本書，一張照片，或者一個論壇，就成了冥冥之中的指引。
“對小朋友來說，看星星難道沒有意思嗎?我覺得其他東西都沒有天文有意思。”李嘉軒來自甘肅定西，他在初中時無意間進(jìn)入了一個天文論壇，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。
彭冠辰則是小時候被書上美麗的星云圖片“撩撥”到，一直參加各類天文比賽，參加過社團(tuán)，也在中學(xué)時就觀測過星空。不過，他的天文研究之路確實算得上坎坷——一開始，彭冠辰?jīng)]能考上心儀大學(xué)的天文專業(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)并申請上了曼徹斯特大學(xué)物理和天體物理專業(yè)。
退學(xué)也不是沒遭到家人反對，畢竟天文是門看起來沒什么用的學(xué)科。
彭冠辰說，他一直相信“無用之用”。“我覺得自己開心，或者能讓別人開心就很好。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角色。”他說。
