網友：我想進入天文學領域，正在斟酌哪個方向適合自己。我的數學很好，希望學習天文課程時用上數學。考慮到我喜歡數學，請問什麼大學課程或天文學方向是最佳選擇？
答：很高興知道你對天文和數學都感興趣呀。對數學感興趣又能學得好可以讓你有非常好的知識背景去學習任何類型的天文學。
事實上，任何天文學多多少少都需要用到數學。例如，你想用望遠鏡（即便是自動的）去觀察一個天體，你要知道如何去計算：該天體什麼時候會出現在天空中，能被看到的時間有多長，隨著天體亮度變化你需要觀察多長時間。當得到這些望遠鏡圖像，你需要去分析它們，這通常意味著你需要測量這些圖像，然後用不同的數學公式將測量數據轉化成物理數值，比如星體亮度或行星半徑。
理論模型
如果你對望遠鏡觀測不感興趣但又很想做一些嚴肅的天文數學，那你可以考慮計算機模擬理論模型。這是什麼？我先大概說說再講個具體例子。首先你想到一個天文問題，但並不滿意目前天文學家對於這個問題的解釋。接著你思考這個問題出現時會有哪些天文條件，並把這些寫進電腦程式，包括物理規律在宇宙中如何運作，例如引力如何起作用、光如何傳輸吸收等等。
這是艱難的一步，一會我再來重點說說。接下來，讓你的計算機模擬程序跑起來看看結果如何。如果你的結果恰好符合現實生活中我們看到的情況，那麼恭喜，你走在解決問題的正確道路上。如果不符合，那麼意味著計算機模擬的某部分脫離現實，你哪裡出了差錯或者沒有囊括某些重要條件—很有可能出在上面提到的「艱難的一步」裡，我很快會再談到它。
現在來舉個實例。很多天文學家試著用計算機模擬太陽系是如何形成的。我們知道太陽、地球（小行星、彗星、衛星等）形成自巨大的氣體雲團……但如何形成？致力於此的理論學家們將公認的典型氣體雲團進行編程：它們的組成成分、溫度、體積和其他特性。
接著，他們將相關的物理規律例如引力作用、氣液固轉化等等也寫進程序裡。這是艱難的一步（正如我上面提到的），因為有非常非常多的物理規律，如果把它們全寫進程序裡就會運行得非常慢。所以天文學家們要去選擇這裡面他們認為重要的。最後，運行這個程序「數百萬年」來看它最終會呈現什麼結果。
現有的模擬太陽系演變程序得出的「太陽系統」跟我們的很像：太陽位於中心，類地行星接近太陽，大型氣體行星離得較遠。這個模型告訴我們，由於引力力，氣體雲團壓縮，在原太陽周圍形成平坦的圓碟狀，然後其中的氣體慢慢凝聚成小塊固體，固體逐漸積累，變為行星。說得好像我們已經搞清楚了全部事情—並沒有。天文學家們承認某些主要事件，但還有很多太陽系形成過程中的細節我們還沒有搞明白。
此外，計算機模擬出很多從未見過的奇奇怪怪結果。哪裡出了問題？很有可能是沒把一個（或兩個）很重要的物理條件寫進去。再說了，我們並不能精確地知道最初那朵氣體雲團的性質。在不同研究中，天文學家要去修改理論模型，相應地調整電腦程式，然後不斷地嘗試。
天文學家會用類似這樣的理論模型去探索什麼課題呢？以下幾個供你參考：
1、太陽系的形成
2、星球的內部是怎樣的？我們並不能真的進到星球裡面去看，所以只能根據星球的外面去推測。
3、星系如何形成？數十億年前，星系形成於大爆炸不久後，所以我們現在看不到任何的星系形成能夠幫助我們搞懂這個問題。
4、星體演化。隨著時間推移恆星如何變化如何消亡。某些恆星（比如太陽）會演變成矮星，其他的會爆發成超新星，遺留下中子星和黑洞。要搞清楚這一連串事件和具體部分是很難的，因為我們無法做到觀察一個恆星數千年直至消亡。
5、暗物質。我們看不到這種物質，因此我們構想它是由一種我們還沒發現的分子組成的。它只通過引力和其他平常物質聯繫，這是通過理論模型和模擬了解到的。
6、引力透鏡。一些物體，例如星系團，有非常強大的引力以至於真的可以掰彎光線。通過研究光線彎曲程度，我們可以推測這團物質有多少，是什麼樣的。
7、暗能量和大爆炸。宇宙究竟是如何伊始的？暗能量在其中扮演著何種角色？
要學習什麼課程？
對於任何天文學方向，都需要紮實的物理背景（這也意味著紮實的數學背景）。通常的做法是，大學主修物理，選修天文。如果對理論模型和計算機模擬非常感興趣，你還要學習編程相關課程。很多物理院系也會開設有關數學和針對理論模型編程的專項課程。
完成四年大學學業後，如果你還想深入學習天文數學，可以申請天文類的研究院校。他們會非常歡迎物理專業的本科生。研究生階段，你會開始著手研究你感興趣的天文問題。在MIT讀本科的時候，我是物理和行星科學雙學位，然後到波士頓大學讀的研究生。
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
3. astro- Dr. Melissa Hayes-Gehrke-瀟瀟.
如有相關內容侵權，請於三十日以內聯繫作者刪除
轉載還請取得授權，並注意保持完整性和註明出處