“研究所成立后,接下去的目標肯定是要規劃招收本科生,成立天文系,建立起天文學本碩博完整的人才培養體系。”
近日,浙江大學發文成立天文研究所,首任所長、求是特聘教授康熙告訴記者,研究所的成立,意味著浙大朝著天文學科的體系化建設邁出了重要一步。
作為“數理化天地生”六門基礎學科之一,天文學長期以來在國內高校里的處境偏向“小眾”。天文學本身,如同它研究的那些天文現象,讓許多人感到捉摸不透——這是一門怎樣的學科?
01 小眾專業逐漸升溫
“歐美的頂尖大學基本都開設有天文學或天體物理學專業,我們國家的天文學科建設起步的確比較晚。”康熙表示。
但在最近幾年,多所高校開設天文系,天文學有了“升溫”的跡象,在康熙看來,這與國家經濟社會發展、對基礎科學研究投入增加的大趨勢有密切關系。
政策方面,天文學在《國務院關于全面加強基礎科學研究的若干意見》《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》等國家發展規劃中,均被列為了重點基礎學科來發展。同時,中國天眼“FAST”、高海拔宇宙線觀測站、空間站巡天望遠鏡等國家大科學工程的建設,產生了大量對于天文領域人才需求。這些都一定程度上促使了高校在天文學科上發力。
2019,清華大學、華中科技大學成立天文系;今年3月,武漢大學天文學系正式揭牌。
目前,全國開設了天文學本科專業或成立天文系的高校共有20家左右,在教育部第四輪全國學科評估中,天文學學科評級在C-以上的高校共有5所,分別是南京大學、中國科學技術大學、北京大學、上海交通大學和北京師范大學。
此外,還有一些高校,比如浙江大學,設置了天文學或其分支學科的碩士、博士點,正朝著“建系”的方向發展。
“浙江的天文學科規模目前比較小,學科建設還正在規劃之中。”康熙表示,浙江還沒有招收天文學本科生的高校,這意味著浙江高等教育體系中沒有真正意義上的天文學科。這對于一門基礎學科的發展來說,是十分不利的。
目前,雖然浙江工業大學、杭州電子科技大學等有一批老師從事天文學研究,但這些學校都沒有形成完整的學科體系;之江實驗室在計算天文等應用研究方面成績突出,然而作為研發機構,它無法承擔人才培養、學科建設的功能。
“要真正建天文系,要做的工作還有很多,我認為最重要的是擴大人才隊伍,還有各方面體制機制的配合。”康熙說。
02 最古老的基礎科學
天文學并非熱門專業,但一些聲音把這種現象歸結于天文學過于“遙遠”甚至“無用”,其實是一種極大的誤讀。
“從自然科學出現開始,天文就是一門獨立的學科,甚至可以說是最古老的基礎科學。”康熙說。
天文學的歷史幾乎和人類社會一樣悠久?!吨芤住分袑懙?,“觀乎天文,以察時變,觀乎人文,以化成天下”,古時候,從“星象”中得出的時間歷法,就為農耕社會的基本運作規則提供了科學遵循。
在近現代其他自然科學的發展中,天文學亦有不可忽視的貢獻。比如,牛頓在《自然哲學的數學原理》中,用行星運動規律論證了萬有引力定律,并進一步推算出,潮汐現象是地球和月亮引力共同作用的結果。這些結論不僅奠定了物理學的基石,還指出了一個道理:我們生存的世界與天上的繁星之間,一直存在著十分具體的聯系。
直到今天,研究支配我們世界的自然規律的物理學家、數學家,也時常把目光轉向宇宙中尋找支持他們理論的證據。
理論物理學家、中科院院士周光召曾說:“天文學雖然是純粹的基礎研究,但是滿足天文學研究所發展起來的技術,有很多確實是當今世界的高技術,因為天文學家研究的,是對非常微弱的信號的探測和處理等等。”
如他所說,天文學研究的需要促使了許多我們熟知的應用技術的誕生。比如,WiFi技術的最初版本,是為了高效傳輸射電望遠鏡的圖像而發明的;GPS衛星導航系統的正常工作必須依靠原子鐘克服相對論效應,而相對論的驗證與天文觀測密不可分;2009年,發明電荷耦合器件(CCD)的科學家獲頒諾貝爾物理學獎,這種器件原本是一種接受天文圖像的傳感器,如今被廣泛應用于圖像傳感……
03 興趣驅動,數理基礎
從專業學習的角度來看,雖然天文學研究的對象是“星辰大海”,但它也并非是一門完全“浪漫”的學科。在實際研究中,天文學研究者做的事并非大眾想象的“看星星”那么簡單。
康熙介紹,他的主要研究方向是星系形成和宇宙結構演化,做的事情概括起來,就是獲取一些國內外觀測得到的公開數據,使用計算機進行模擬分析,建立理論模型。
“比如研究銀河系,建好模型后,我們會再通過高精度的觀測研究其中的物質分布等,比對是否和理論預言相符。如果有偏差,再去思考是模型假設有問題,還是觀測不精準,還是說銀河系里存在一些特殊的現象是之前沒有察覺到的。”康熙說。
據浙大物理學院官方公眾號介紹,物理學院天文學科以天體物理方向為主,下設星系宇宙學、高能天體物理、系外行星、實驗室天體物理等主要研究方向。
開展這些研究均大量涉及數據處理、公式計算、代碼編寫等工作。所以康熙提到,報考天文系的學生,要有比較好的物理、數學基礎。在學習天文時掌握的分析思路和方法,即便學生畢業后選擇其他行業,也會大有用武之地。
“但最重要的還是興趣驅動。”康熙說,“天文學的發展本身,就是完全是依靠人類對自然界的興趣推動的。”
康熙表示,天文學以宇宙中的天體為研究對象,這意味著它研究的范疇很大,對于某個現象,可能一個天文學家傾盡一生也無法研究透徹。天文學試圖回答的是一些基本且永恒的“終極之問”,比如,宇宙的起源、人類的位置、宇宙中是否存在其他智慧生命等等,對這些命題發出挑戰,需要有一份對于自身、對于所處的世界強烈的求知欲、好奇心。
“為什么天文學適合做科普,是因為這些問題每個人都會關心,都值得去思考。”康熙說。
“所以,不管學生最后做不做天文,了解到宇宙的魅力,了解到天文現象背后的一些規律,滿足自己的興趣和好奇心,我想對于任何一個人都是有意義的。”
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于詩詞盛宴中看見書香霞浦2024-05-28
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