學天文的浪漫，在你意料之外

王煜

上海交通大學天文系學生參觀中科院國家天文臺興隆觀測基地的天文望遠鏡。

“抬頭仰望星空，探索宇宙的奧秘，多浪漫啊！”這可能是許多人對天文學的美好想象。學天文確實可以有機會用天上地下的各種望遠鏡“看星星”;但更多時候，天文人做的都是看上去艱深復雜的理論鉆研、模型構造、數據分析……

但這些并沒有攔住年輕人的熱情與好奇。在他們眼中，天文的浪漫，有著別樣的內涵。

學天文讓人“顛覆三觀”

“我在進大學之前對天文并不了解，這讓我開始學習天文學專業時，并沒有像那些之前就是天文愛好者的同學一樣，產生‘幻滅感。”在天文學專業經歷了本碩博10年的學習，如今在中科院上海天文臺做博士后研究工作的趙杉杉笑著回憶。

她當年報考的是南京大學的物理學專業，調劑到天文學專業后，發現其實所學課程與物理學差別并不大。“如果抱著‘每天拿著望遠鏡看星星的夢想來學天文，肯定會很失望，因為你實際上主要學的和用的都是數學、物理、計算機編程。”趙杉杉告訴《新民周刊》記者，這些課程的難度都不小，有些科目的考試掛科率最高時達30%。“我花了挺大力氣才能跟上進度，每天學習的時間比高中時還長，毫不夸張。最開始以為是自己刷題刷得不夠，后來向其他同學請教學習，才發現是沒有掌握合適的學習方法。”

難度的另一方面體現在：課程足以讓人“顛覆三觀”。例如作為天文學基礎課程的“四大力學”，其中的量子力學等內容，“學完了就發現以前的許多認識都是錯的。”趙杉杉說，天文學是用和日常不同的另一套體系的語言來解釋和研究宇宙，最開始接觸它，就像學習“一門外語”。

天文學要探索的未知領域非常多。因此，不僅是學習，在科研中，天文學子面臨的難題也不少。“絞盡腦汁依然不得其解的時候簡直是太多了，我經常會被一個問題卡幾天。”上海交通大學天文學系博士生徐坤感嘆。他說，這個時候他就暫時先去研究別的課題，回頭再來看，說不定就柳暗花明。“現實中，我的很多解決問題的靈感都是在洗澡時和睡覺前這樣的時刻獲得的。”

談到天文學科研的不確定性，徐坤的同校同專業師姐、今年即將博士畢業的胡丹也深有感受。她的第一篇學術論文的撰寫過程也是她目前在科研中經歷的“最大磨難”。和這篇論文有關的科研從2014年做起，一直持續到2018年。論文投出去之后，審稿人反饋回來的意見很多很嚴峻，根據意見，她修改論文花了半年時間;再給審稿人，第二輪意見回來再修改，又是半年。

這篇論文花了5年時間才終于發表，胡丹直言“改到最后都已麻木了”。不過，花在論文上的努力讓她得到了天文學的很多基礎訓練、拓展了知識面。“學天文就得調整好自己的心態，擁有一顆平常心很重要。這樣，研究中的每一個小突破都能讓你有成就感，這樣就有力量堅持下去。”

一方面，天文學的學習科研要求年輕人能耐得住寂寞，因為你的大多數時間可能就是一個人面對著電腦和數據，從白天鉆研到黑夜;另一方面，它又需要你具備很強的團隊協作能力，而且是跨國跨文化的合作，原因在于當今天文學前沿領域的研究幾乎都是以大型國際合作項目的形式開展。

趙杉杉在荷蘭的“事件視界望遠鏡”（EHT）團隊做博士后研究工作時的留影。

“在本碩博期間出國交流、參加國際聯合培養項目幾乎是天文學專業的‘必修課;而博士畢業之后，加入國際合作項目做上幾期博士后工作，也是我們的常規路徑。項目團隊里通常有來自世界各國的好幾百人，如果太靦腆不善交流，很難想象你能在項目中有太多收獲。”胡丹說。按照計劃，幾個月后她就將前往捷克加入一個天文科研的國際團隊，開始自己的博士后工作。

天文學的浪漫與現實

盡管學天文有諸多不易，但年輕人們依舊為了夢想和興趣走上這條道路。

2018年，王佳琪報考物理學專業進入物理與天文學院。入學后，她在一門天文學的通識選修課上，接觸到天文學的精彩。大爆炸理論、暗物質暗能量……這些讓她充滿了好奇，點燃了她興趣的火焰。于是，她申請轉專業，在大一的下學期成為上海交通大學天文學系首屆本科生的一員，也是7人中唯一的女生。

父母聽說她選擇轉到一個小眾的專業，一度有些擔心，也勸說過她。“我堅持了下來。希望我能一直保護好自己珍貴的好奇心吧，相信理想和面包都會有的。”王佳琪說。在她眼里，天文學的“浪漫”并不是普通人理解的“浪漫”。“我在研究項目里處理的都是些平凡的數據，但從平凡的數據中解讀出不平凡的意義，這就是真正的浪漫。”

而且，她希望將來可以成為一名教天文學的教師，盡管她覺得要達成這個目標并不容易，因為“一定不能誤人子弟”。“我現在在課堂上常常被老師的一些設想激發出許多靈感。希望將來我也能和學生分享我的想法，雖然可能不成熟，但它足夠有趣，能讓他們喜歡天文。”

胡丹在本科學的也是物理學。大三時，她成天泡在圖書館里，翻看了許多天文學領域的書籍、影視和科幻雜志，開始對天文學著迷，于是在碩博階段成為了天文學專業的學生。眼下，學習天文學的6年時光即將結束，她向《新民周刊》記者表示：她依然如當年在圖書館里一般，對這門學科保持著濃厚的興趣。

“現在年輕人的選擇可以很多元，沒有誰是被安排著一定要來學天文。但選擇了天文，就確實是因為內心對它強烈的熱愛，我和我身邊的同學，大多數都是這樣的。”這種熱愛，也是一種浪漫。

趙杉杉在南京大學天文系大三時，參與國際交流項目，參觀位于澳大利亞的Parkes望遠鏡。

當然，學天文還是可以看星星的。趙杉杉大二時，南京大學仙林校區落成不久，許多基建還在進行，學校天文臺所處的小山當時還在校園的圍墻之外，周圍都是工地。實測課總是選在沒有明亮月光的夜晚開展，她和四五個同學組隊打著手電筒，在四周的一片漆黑寂靜中沿著小路爬上山，就像在野外探險一般。到了山頂的天文臺，往往要觀測到后半夜，有時要通宵，雖然累，但也很有樂趣。

她也登上過位于紫金山的南京大學太陽塔，這座建成于40多年前的塔式望遠鏡的墻壁上已布滿了爬山虎，讓她有一種穿越感。大三時她參加去澳大利亞高校的交流項目，戴著安全帽爬上豎梯，第一次見到了大型射電望遠鏡，感到非常震撼。

然而這樣的體驗，也不是每一個天文學子都能擁有。胡丹研究的是天體發出的X射線波段的電磁波輻射，這些電磁波因為大氣層的阻礙無法抵達地面，所有觀測它們的望遠鏡都是太空中的衛星。“與研究數據來源的望遠鏡合影”“操作望遠鏡看星星”，對她來說基本上不可能。

截至2020年，中國大陸共有22所大學正在比較有規模地開展天文學教育和研究，其中12所高校設有天文學本科點，7所具有一級博士點，9所具有一級碩士點;目前，每年天文學專業本科招生總數約200人，在校學生總數約2700人，本碩博學生約各占三分之一。

胡丹說：她在學天文之前都不常用電腦，而現在到哪兒都要隨身帶著電腦處理數據，經常從早上8點到晚上11點一直盯著屏幕。“有時深夜從實驗室回宿舍的路上，我抬頭看看滿天的星斗，也會想：要是我的任務就是這樣看看美麗的星空就好了。不過，還是要回歸現實。就像那些美麗的天文圖片，原片其實是黑白的;而更進一步的源頭，只是一些數據的矩陣。這些源頭的基礎研究工作，總歸是要有人做的。”

天文學子有很多都選擇了繼續深造讀博、之后從事科研的職業生涯，這意味著踏入社會的時段靠后，來自家庭的“催婚催育”壓力也不小，尤其是對女性而言。“上學時一心搞研究沒時間戀愛;參加博士后工作了可能每一期都不在同一個城市甚至同一個國家，人沒法安頓，成家也不現實。”趙杉杉訴說了她面臨的實際問題。

不過，如果真的是“學不下去了”，這個小眾專業的學生在就業適應性上并不狹窄。徐坤說：天文學的基礎課程是數學、物理與計算機，只要都認真學習過，轉行到相關領域并不困難。例如，金融行業的不少工作其實就是數學分析，在天文學專業獲取的編程技能也足夠支撐去互聯網大廠做個“碼農”，這都是屬于普遍薪資較高的行業。“學天文學的路其實真的不窄，就怕你自己放棄。”他說。

天文學教育未來可期

“天文學確實是一門燒錢的學科。”南京大學天文與空間科學學院教授、教育部長江學者特聘教授陳鵬飛表示：天文學研究基于觀測，在觀測設備上的落后，是以前我國天文學科發展較慢的一個重要原因。近年來，中國的科技實力有長足進步，從“悟空”和“慧眼”衛星升空到“中國天眼”FAST建成，我們已經可以做到在硬件領域全球領先。

同時，經濟社會的發展也讓更多的公眾尤其是青少年接觸到了與天文學相關的科普，中國的天文愛好者越來越多，層次越來越高，學習了解天文的氛圍逐漸濃厚。

中國的天文學教育現狀如何？截至2020年，中國大陸共有22所大學正在比較有規模地開展天文學教育和研究，其中12所高校設有天文學本科點，7所具有一級博士點，9所具有一級碩士點;目前，每年天文學專業本科招生總數約200人，在校學生總數約2700人，本碩博學生約各占三分之一。

上海交通大學天文學系學生王佳琪（右）和教師一起在上海滴水湖開展光污染觀測。

與英美相比，我國大學天文教育的體量較小。英國人口僅6600萬，是中國大陸人口的二十分之一，卻有大約48所大學可以授予天文本科學位，是我們的4倍;美國人口3.3億，不到我們的四分之一，然而他們有161所大學可以授予天文本科學位，是我們的十幾倍。

“由此看來，我們的天文教育還有很大的發展空間。”陳鵬飛說。他擔任秘書長的教育部天文學類專業教學指導委員會，也一直在鼓勵并協助更多的大學成立天文系或設立天文專業。

中國的天文學教育確實需要擴容，然而這并不意味著要冒進，或者一定要達到英美國家那樣的比例。陳鵬飛告訴《新民周刊》記者：在某些其他國家，天文學專業的博士、博士后已經達到過于飽和的狀態，這個群體的就業已經面臨難題;中國應該吸取他們的經驗教訓，在擴容的同時開展分層次、有高校自身特色的天文學教育。

例如，我國的中小學缺少專門的天文課程，源頭在于沒有專業的天文教師，“天文知識是地理老師教的”不是玩笑而是事實;另外，一些天文科普場館也需要具備專業教育背景的人才。如果高校能按照這些方向培養學生，那天文專業人才未必一定需要拿到博士學位，也同樣會有廣闊的用武之地。

南京大學天文系成立于1952年，是新中國最早設立的天文系，也是國內天文學高等教育的頂尖機構。該系就曾經嘗試在本科階段開展不同導向的教學，根據學生是否有在天文學繼續科研深造的意愿，提供不同的教學方案。

開展切合社會實際需求的天文學教育同樣很重要。陳鵬飛介紹：貴州省的一所高校幾年前開設了天文學本科教育，直接的動因是FAST就坐落于該校所在區域，望遠鏡周邊建起了天文小鎮，帶來了對文旅科普人才的需求。

“科普是天文學發展非常重要的一環，在‘天眼旁邊如果有具備天文學高等教育背景的導游給游客講解，這會是非常有益的嘗試。因此，當時評審委員會的專家們都對該校天文學本科專業的設置給予支持。”陳鵬飛說。

另一方面，將來如有更多高校成立天文專業，這將為天文學的教學與科研人才提供更多的舞臺;我國已經建成和正在建設及規劃的各類大型天文觀測設備，也需要眾多天文工作者去維護、運行及處理數據。

在擴容的同時，教育質量也要進一步提高。陳鵬飛在天文學的教學崗位上已經工作了20年，在他看來，當今中國的天文學本科生需要增強實測能力，現實中這方面已是短板。“如果現在給一個天文學本科生一臺有缺陷的望遠鏡，他是不是有能力把它調校好或者提高它的性能呢？如果能夠做到的話，那我們培養的學生必定會在計算機、光機電控制和數據處理等方面有全面的了解。”而在研究生教育領域，他認為我們的學生要更多更深入地參與國際協作。“在某些我們還不太擅長的細分領域，最好的辦法就是把學生送出去學習。”

“在我們仰望星空時，看看璀璨星空很浪漫很美。通過我們的探索，揭開一個又一個宇宙奧秘，那種成就感和幸福感更美，它是科學之美。希望有更多的人愿意和我們一起來感受這種浪漫和美麗。”陳鵬飛說。

陳鵬飛在預計2021年6月正式開館的上海天文館前。