天文學就是看星星？ 那是門艱深又浪漫的學科
本報記者 張蓋倫
前不久，清華大學官方微博宣布其正式成立天文系，納入理學院。這所頂尖高校，開始以獨立院系的方式，培養探索星辰大海的高級人才。
其實，讓很多人驚訝的，並不是清華成立了天文系，而是原來清華此前並沒有天文系。
天文學如此古老，在公眾心中，又如此神秘。它是「數理化天地生」六大基礎學科之一，但又自帶「貴族」氣息。在我國，真正開設天文學系的高校寥寥，發展至今，不過也就南京大學、北京師範大學、中國科學技術大學、北京大學等十餘所。
不了解天文專業的人，對它會懷揣諸多浪漫想像。但宇宙的真相併不以詩句形式展現，數學才是它的標準化語言。
這個專業的學生和研究者會告訴你，學天文也和學其他所有基礎學科一樣，要忍受枯燥的重複，要面對繁複的公式，要將熱愛和堅守作為指路明燈。
課程很「硬核」，作業讓人「酸爽」
「我都不說我是學天文的，因為一說天文，大家就有各種各樣的問題。」北京大學天文系大三學生李嘉軒說。比如，「吃瓜群眾」會問天文是文科還是理科，學天文是不是學氣象，學天文是不是搞宇航……「我就乾脆說我是學物理的。」
在各大高校的天文學人才培養方案中，也會清晰地列出該專業的核心課程。南京大學天文與空間科學學院本科人才培養方案指出，其目前設有天文學專業和空間科學與技術專業。其中，對天文學專業的描述是：「數學和物理課程是本專業的重要知識基礎，計算機知識是必不可少的重要工具。另外，本專業對學生的英語能力也有較高的要求。」核心課程中，有天體力學基礎、理論天體物理，球面天文等。而對空間科學技術專業的學生來說，則要學習電路分析、太空飛行器軌道力學、空間天體測量等課程。
一看名字就知道，課程很「硬核」。
「本科學習天文，其實意味著你選了一個要學很多數學和物理的專業。」中國科學院國家天文臺副研究員李海寧告訴科技日報記者，天文學專業一般有三個方向——天體物理、天體力學和天體測量以及天文技術和方法。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家合力參與。
具體到各個高校，方向設置會稍有不同。但課程體驗可能都會類似——艱深但有趣。
在北京大學，天文學主要有天體物理和天文高新技術兩個方向，後者更偏工程，相對來說更加冷門。一門宇宙探測新技術引論，讓接受採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」。
北京大學天文系本科生劉暢向記者回憶起當時最 「崩潰」的一項作業——課程內容是講授射電望遠鏡的綜合孔徑技術，作業是讓學生自行設計一個望遠鏡陣列，並用這個望遠鏡陣列去探測一片自己設計的星空，得到一組數據後，再還原星空本來的樣子。「光代碼就要調試好幾天。」
星星可以不看，代碼一定要寫
不要總問學天文的學生，那些一閃一閃亮晶晶的都是什麼星座。這並非他們必須要掌握的技能。他們也並不常需要「夜觀星象」。實際上，就算真正做光學觀測，靠的也不是肉眼，而是靠專用的大型天文相機。更何況，很多時候觀測用的是射電天文望遠鏡，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。」本科畢業於英國曼徹斯特大學物理和天體物理專業的彭冠辰說，寫好供望遠鏡使用的程序，設定好觀測時間和觀測對象，然後「開等」。在等待的過程中，還可以處理下之前望遠鏡返回的數據。
李嘉軒也把他們做課題時拿到的圖片發給了記者。看起來平平無奇的黑白圖片，如同顯微鏡下的細胞圖，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學生的距離觀吧。
「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據，而是其他望遠鏡採集到的數據。「現在更多的是一種全球數據共享的模式。」
學天文就是寫代碼。星星可以不用看，但是代碼一定要寫。
要用代碼做什麼事情？北京大學天文系本科生亢議不假思索地回答：所有事情。
望遠鏡拍的圖片，要用代碼下載、用代碼打開——因為數據量太大，用常規方式打開下載可能要磨蹭到「宇宙盡頭」；然後，要用代碼提取圖片上的有用信息，再根據自己的研究問題和科學目標，用代碼去分析這一系列信息的特徵，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。
天文專業的學生，雖然是「半野生」的，但也能當合格的程式設計師。在他們畢業之後，如果不想繼續求索宇宙的真相是什麼，轉行到計算機領域或者做數據分析，也完全沒問題。連宇宙這麼廣闊的數據都能分析，何況行業數據呢？用人單位會這麼想。
宇宙這麼大，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，做了這麼多年天文研究以後，會發現很多規律適用於宇宙萬物。「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繫，你的身體裡帶著宇宙大爆炸的證據，這讓我覺得自己沒有這麼渺小。」
描述自己對天文熱愛的源起，好幾位天文學專業的學生都會提到一個詞——「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，於是一口氣參加了三屆。最後念了天文系，也是順理成章。
彭冠辰則是小時候被書上美麗的星雲圖片「撩撥」到，一直參加各類天文比賽，參加過社團，也在中學時就觀測過星空。不過，他的天文研究之路確實算得上坎坷——一開始，彭冠辰沒能考上心儀大學的天文專業，上了北京郵電大學；念了兩年應用物理之後，他退了學並申請上了曼徹斯特大學物理和天體物理專業。
退學也不是沒遭到家人反對，畢竟天文是門看起來沒什麼用的學科。
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。有些人負責經濟建設，而我就負責保有自己的好奇心，把好奇心驅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。
來源：科技日報