“以星空大海為征途” 高校冷門(mén)專(zhuān)業(yè)天文學(xué)升溫了嗎？

驅(qū)車(chē)往返于城區(qū)和郊野，徹夜未眠的拍攝，數(shù)小時(shí)的繁復(fù)后期······M8礁湖星云中的氣體云與星際塵埃終于被解析在眼前。這張絢麗的深空攝影作品，出自于一位剛畢業(yè)的高中生之手。過(guò)去十年，作為天文愛(ài)好者的吳思哲一直將天文學(xué)家的夢(mèng)想埋在心底。今年9月南京大學(xué)開(kāi)學(xué)，吳思哲離夢(mèng)想又近了一步。

通過(guò)考試成功入圍天文學(xué)拔尖計(jì)劃，即將步入自己夢(mèng)想的校園學(xué)習(xí)熱愛(ài)的專(zhuān)業(yè)，吳思哲表示“初中定下的目標(biāo)終于要實(shí)現(xiàn)了”。在外界看來(lái)，這個(gè)“以星空大海為征途”的專(zhuān)業(yè)的確有些寂寞和高冷。盡管南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院是全國(guó)高校中歷史最悠久、培養(yǎng)人才最多的天文學(xué)專(zhuān)業(yè)院系，但目前，國(guó)內(nèi)開(kāi)設(shè)天文學(xué)本科專(zhuān)業(yè)或成立了天文系的高校僅有十余所。

過(guò)去，天文學(xué)一直被視作是理想主義者的選擇，抬頭望向月亮的代價(jià)似乎就是失去地上的六便士。但近幾年，隨著國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)學(xué)科加大投入和更多天文空間項(xiàng)目的建成，國(guó)內(nèi)天文學(xué)人才需求進(jìn)一步上升。國(guó)內(nèi)天文學(xué)教育雖然起步較晚，但目前正進(jìn)入一個(gè)高速發(fā)展的階段，各個(gè)高校陸續(xù)建立天文學(xué)專(zhuān)業(yè)，高考報(bào)考中傳統(tǒng)冷門(mén)的天文學(xué)專(zhuān)業(yè)似乎將迎來(lái)走熱的機(jī)會(huì)。不少專(zhuān)家學(xué)者也表示，隨著國(guó)家實(shí)力的增強(qiáng)，科研領(lǐng)域不斷發(fā)表出世界領(lǐng)先的成果，天文學(xué)作為一門(mén)不可或缺的基礎(chǔ)科學(xué)，在高校興起將成為一種趨勢(shì)。

追隨天文的十年：借望遠(yuǎn)鏡與紅外相機(jī)撫觸星云

小學(xué)時(shí)，吳思哲就表現(xiàn)出了對(duì)天文學(xué)的興趣。吳思哲的父親回憶道，“最開(kāi)始的興趣是由紀(jì)錄片引起的，比如央視播出的《斗轉(zhuǎn)星移》《了解宇宙如何運(yùn)行》等，他幼兒園起就喜歡看這些。”

小學(xué)三年級(jí)和父親第一次參加云南省天文愛(ài)好者協(xié)會(huì)的活動(dòng)后，吳思哲便開(kāi)始觀(guān)測(cè)各類(lèi)大小天象：日食月食、金星凌日、行星沖日······“小時(shí)候我最熱衷的事，便是用自己那臺(tái)小小的米德ETX90(一款適用于初學(xué)者的天文望遠(yuǎn)鏡)，去看月球表面的溝壑、土星美麗的光環(huán)、木星淡淡的條紋與金星細(xì)小的相位變化。”吳思哲回憶道。天文的神秘令吳思哲著迷，宇宙中的現(xiàn)象千奇百怪、壯闊而美麗，卻又是真實(shí)地存在于這個(gè)世界上的。“我想要了解浩瀚的星空，了解這個(gè)世界。”

到了高中，吳思哲成了更資深的天文愛(ài)好者。“隨著更多的知識(shí)積累，我漸漸感受到了隱藏在天文中的科學(xué)精神——天空中相互繞轉(zhuǎn)的雙星與下墜的蘋(píng)果竟然遵循著相同的規(guī)律;天文學(xué)家僅靠觀(guān)察空中暗弱星點(diǎn)的光譜，便可以知道遙遠(yuǎn)恒星的溫度與大氣元素，知曉它的過(guò)去與未來(lái);宇宙中無(wú)數(shù)光陸怪離的現(xiàn)象正在被理論一一解釋·····”吳思哲在某次觀(guān)測(cè)記錄中寫(xiě)道，美麗的行星、縹緲的星云、壯闊的星系是天文外顯的、感性的美，而天文最吸引他的地方，在于現(xiàn)實(shí)與規(guī)律、感性與理性的完美融合。

在云南師大附中的大觀(guān)天文社，吳思哲遇到了兩位非常志同道合的伙伴。三人一起籌辦社內(nèi)的理論課和日常觀(guān)測(cè)，一起備考天文學(xué)競(jìng)賽，一起從零開(kāi)始學(xué)習(xí)深空攝影，跑遍了云南省內(nèi)的羊街鎮(zhèn)、螃蟹箐、轎子雪山等地“出攤”拍攝。

大觀(guān)天文社第16屆社長(zhǎng)熊浩宇介紹，云南師大附中的大觀(guān)天文社成立于2006年，是師大附中眾多社團(tuán)中成立時(shí)間較早、規(guī)模較大的老牌社團(tuán)。傳統(tǒng)設(shè)有天文理論課、日常觀(guān)測(cè)、石林觀(guān)星、天文臺(tái)參觀(guān)等活動(dòng)。

大觀(guān)天文社曾有天文攝影這一專(zhuān)業(yè)性極強(qiáng)的活動(dòng)，但未能延續(xù)。吳思哲三人從最開(kāi)始的系統(tǒng)適配、設(shè)備接線(xiàn)、拍攝及后期流程開(kāi)始學(xué)，把坑都踩過(guò)了一遍，重啟了大觀(guān)天文社的這項(xiàng)活動(dòng)。吳思哲說(shuō)，“每三月一次的‘出攤’是我高中生活中最期待的事。當(dāng)遠(yuǎn)離光污染，抬頭望見(jiàn)城市中闊別的燦爛星空，實(shí)在是人生不可多得的震撼與感觸。而天文攝影能將隱藏在星點(diǎn)中暗弱的星云、星系解析在你的眼前，并將這一份感觸記錄、保存下來(lái)，更是不可多得的幸運(yùn)。”

社團(tuán)活動(dòng)堅(jiān)定了吳思哲學(xué)習(xí)天文的信念，歷任社員中也有許多人走上了天文科研的道路。第15屆天文社社長(zhǎng)蔣昊昌表示，由于2015年國(guó)內(nèi)大學(xué)天文系發(fā)展進(jìn)入一個(gè)高速期，天文社從13屆開(kāi)始每年都有社員報(bào)考天文專(zhuān)業(yè)。

如今，被南京大學(xué)錄取的吳思哲回想起高考，仍記得自己進(jìn)入考場(chǎng)前的最后幾分鐘，再望了一眼師大附中天臺(tái)上的天象蛋的身影。今年7月拿到南京大學(xué)的錄取通知書(shū)時(shí)，吳思哲感慨道，“中學(xué)時(shí)立下的目標(biāo)終于實(shí)現(xiàn)了。我想為天文學(xué)的發(fā)展奉獻(xiàn)自己的一生。”

“天文科研不只是看星星，也要寫(xiě)代碼”

事實(shí)上，天文學(xué)作為愛(ài)好和專(zhuān)業(yè)有很大區(qū)別。南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院副教授羅新煉對(duì)澎湃新聞表示，從天文愛(ài)好者轉(zhuǎn)變?yōu)樘煳目蒲腥藛T，需要把興趣轉(zhuǎn)變?yōu)橹救?，這樣才會(huì)樂(lè)在其中。

“大家以為天文學(xué)家是看星星，其實(shí)兩百年前的天文學(xué)家才是這樣的。近一百年來(lái)隨著相對(duì)論和量子力學(xué)的發(fā)展，天文學(xué)已經(jīng)變成了一個(gè)非常嚴(yán)肅、非常精確的科學(xué)。我們的日常工作就是公式計(jì)算、論文和代碼。”在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)天體物理研究生馬瀟漢看來(lái)，天文作為研究是一件快樂(lè)的事情，但并不是作為愛(ài)好的低門(mén)檻和純粹的享受。“它可能是一種折磨，折磨之后再給你一種無(wú)與倫比的享受。”

今年畢業(yè)于南京大學(xué)天文學(xué)的鄧云未也將自己大學(xué)期間的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)總結(jié)劃分成三等份：看文獻(xiàn)，寫(xiě)代碼和寫(xiě)論文、項(xiàng)目申請(qǐng)書(shū)。鄧云未說(shuō)，“天文學(xué)科研主要分做觀(guān)測(cè)、做模擬和做理論。除非是專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)運(yùn)行望遠(yuǎn)鏡的人員，否則實(shí)際觀(guān)測(cè)的時(shí)間并不多。”

在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)天文系教授蔡一夫看來(lái)，我國(guó)的天文學(xué)教育還需要增加更多的實(shí)踐活動(dòng)，讓同學(xué)們不局限于公式的推演和數(shù)據(jù)的模擬分析。馬瀟漢稱(chēng)，自己本科期間有很多次觀(guān)測(cè)的機(jī)會(huì)，但大多是出于興趣參與而非研究需要。鄧云未也提到，自己主要負(fù)責(zé)對(duì)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理分析和理論模型的構(gòu)建，很少親自操作觀(guān)測(cè)，“一個(gè)為期幾十個(gè)小時(shí)的項(xiàng)目，我只需要花一個(gè)下午把觀(guān)測(cè)設(shè)計(jì)好并提交到天文臺(tái)，專(zhuān)門(mén)運(yùn)行望遠(yuǎn)鏡的人員會(huì)負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)拍好給我。”

除此之外，羅新煉表示，學(xué)習(xí)作為“長(zhǎng)線(xiàn)”學(xué)科的天文學(xué)，學(xué)生在物理、計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、英語(yǔ)方面的基礎(chǔ)十分重要，且需要在本科及以后經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的學(xué)習(xí)及科研訓(xùn)練才能成為一個(gè)非常優(yōu)秀的職業(yè)天文工作者。

以南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院本科人才培養(yǎng)方案為例，方案指出天文學(xué)專(zhuān)業(yè)下設(shè)天體物理、天體測(cè)量與天體力學(xué)兩個(gè)學(xué)科方向，核心課程有天體力學(xué)基礎(chǔ)、理論天體物理、球面天文等。方案也提到，數(shù)學(xué)和物理課程是天文學(xué)專(zhuān)業(yè)的重要知識(shí)基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)知識(shí)是必不可少的重要工具。另外，因?yàn)楫?dāng)前天文學(xué)研究的國(guó)際化程度很高，本專(zhuān)業(yè)對(duì)學(xué)生的英語(yǔ)能力也有較高的要求。

馬瀟漢也介紹，事實(shí)上，本科期間天文學(xué)與物理學(xué)有很多相同的課程，且天文學(xué)本科生的計(jì)算機(jī)能力要求并不會(huì)比計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生低太多。

經(jīng)歷了大學(xué)期間的計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)課程等各方面的訓(xùn)練，也有不少天文學(xué)的畢業(yè)生最終選擇成為程序員或金融分析師。根據(jù)《2021年南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院就業(yè)質(zhì)量報(bào)告》，南京大學(xué)的天文與空間學(xué)院的2021年畢業(yè)生數(shù)據(jù)顯示，本科畢業(yè)生境內(nèi)外升學(xué)深造占比超七成，畢業(yè)研究生簽約就業(yè)占比超六成，總體來(lái)說(shuō)選擇升學(xué)深造的約一半左右。選擇就業(yè)的畢業(yè)生中多選擇事業(yè)單位(含高等教育單位、中初教育單位、科研設(shè)計(jì)單位)和企業(yè)單位。

國(guó)內(nèi)天文學(xué)教育發(fā)展，“長(zhǎng)線(xiàn)學(xué)科”逐漸升溫

天文學(xué)與數(shù)學(xué)、物理學(xué)相比，盡管都屬于基礎(chǔ)學(xué)科，但是存在感一直較低。

我國(guó)天文學(xué)教育起步較晚，尤其在天文技術(shù)與儀器方面與國(guó)外尚有差距。馬瀟漢表示，基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展需要一代一代的學(xué)術(shù)傳承、百年尺度的學(xué)術(shù)環(huán)境積累。我國(guó)第一批自主培養(yǎng)的博士畢業(yè)于1983年，研究生培養(yǎng)也較為年輕。目前，我國(guó)開(kāi)設(shè)天文學(xué)本科專(zhuān)業(yè)或成立了天文系的高校仍不足二十所，大部分學(xué)校專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)不全。

同時(shí)，天文學(xué)作為一門(mén)以觀(guān)測(cè)為基礎(chǔ)的學(xué)科，需要研究者了解并參與到實(shí)測(cè)中，因此教育、科研的發(fā)展非常依賴(lài)于觀(guān)測(cè)設(shè)備和儀器。“早期中國(guó)的天文學(xué)研究者要靠申請(qǐng)使用其他國(guó)家的望遠(yuǎn)鏡，或者從網(wǎng)上下載別國(guó)望遠(yuǎn)鏡公開(kāi)的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)。我國(guó)近些年才有兩米級(jí)口徑的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，在天上的望遠(yuǎn)鏡目前也還只有‘悟空’號(hào)一個(gè)。”中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)天文系教授袁業(yè)飛對(duì)澎湃新聞表示，“有了自己的世界領(lǐng)先的望遠(yuǎn)鏡，就能夠做出世界領(lǐng)先的成果。比如現(xiàn)在‘天眼’不斷地有世界領(lǐng)先的成果發(fā)表。”

除了“天眼”，諸如“羲和號(hào)”、大視場(chǎng)巡天望遠(yuǎn)鏡等更多天文和空間項(xiàng)目的建成，也進(jìn)一步增加了對(duì)天文學(xué)人才的需求。2014年郭守敬望遠(yuǎn)鏡、500米射電望遠(yuǎn)鏡FAST等大科學(xué)裝置的建設(shè)和深空探測(cè)工作不斷推進(jìn)，科研人才的缺口初步凸顯。隨后幾年，更多大科學(xué)裝置收集的海量數(shù)據(jù)也亟需大批優(yōu)秀天文學(xué)家、物理學(xué)家去分析。

近幾年，國(guó)內(nèi)對(duì)教育的投入持續(xù)加大，新的學(xué)校如雨后春筍一樣涌現(xiàn)出來(lái)，許多國(guó)際青年學(xué)者也選擇回到國(guó)內(nèi)高校任職，基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展的速度很快。南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院教授陳鵬飛于《中國(guó)國(guó)家天文》撰文稱(chēng)，從1999年至2020年，國(guó)內(nèi)平均每年增加一所高校成立天文系，全國(guó)天文專(zhuān)業(yè)本科招生數(shù)從1994年的28人增長(zhǎng)到了2018年的208人。2018年的基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)計(jì)劃在原有五個(gè)學(xué)科(數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué))的基礎(chǔ)上，增加了天文學(xué)等12個(gè)學(xué)科，讓作為基礎(chǔ)學(xué)科之一的天文學(xué)更加受到了重視。

同時(shí)，部分高校通過(guò)與天文臺(tái)合作的方式實(shí)現(xiàn)科教融合，如紫金山天文臺(tái)掛牌成為中國(guó)科技大學(xué)的人才培養(yǎng)單位，使得中國(guó)科技大學(xué)能夠與其共享天文設(shè)備與天文技術(shù)方面的人才。

另外，袁業(yè)飛談到，過(guò)去，天文學(xué)作為一門(mén)“長(zhǎng)線(xiàn)學(xué)科”，掣肘其發(fā)展的一直是資金問(wèn)題。“天文是一個(gè)非?；A(chǔ)、非常‘沒(méi)有用’的學(xué)科，短期內(nèi)沒(méi)有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。”相較而言，應(yīng)用性學(xué)科的科研成果轉(zhuǎn)化率更高，能從企業(yè)獲得投資，更多吸納社會(huì)資金，而基礎(chǔ)學(xué)科則幾乎完全依靠政府資金支持。

但在袁業(yè)飛看來(lái)，這并不表示天文是一個(gè)真的“無(wú)用”的學(xué)科，天文學(xué)的發(fā)展能夠帶動(dòng)許多有用的技術(shù)。蔡一夫也舉例介紹，目前手機(jī)數(shù)碼相機(jī)的核心成像部件CMOS的前身CCD，最早是因?yàn)樘煳膶W(xué)的光學(xué)成像需求而發(fā)展出來(lái)的，因相機(jī)鏡頭而知名的蔡司公司最早也是做天文望遠(yuǎn)鏡的。袁業(yè)飛補(bǔ)充，建造天眼所用的拉索技術(shù)也應(yīng)用于港珠澳大橋的建造。“由于天文對(duì)技術(shù)的要求極高，其技術(shù)成果能很容易地轉(zhuǎn)化于民用領(lǐng)域。”

從科學(xué)回報(bào)的角度，袁業(yè)飛表示，天文學(xué)是一門(mén)可以帶動(dòng)革命性變化發(fā)展的基礎(chǔ)學(xué)科。歷史上，天文學(xué)家第谷對(duì)行星的觀(guān)測(cè)帶來(lái)了開(kāi)普勒定律和牛頓力學(xué)，如今，天文觀(guān)測(cè)對(duì)物理理論的驗(yàn)證和發(fā)展新物理也將有極大幫助。