文/邢逸帆
3月28日晚,复旦学院官方微博宣布,“清华学院天文系”正式组建。
按照复旦学院的通知,天文系将被列入理大学,而十八年来始终挂靠化学系,实质进行星体宇宙学、天体化学学等天文学相关研究的北大学院天体化学中心将得到保留,并成为新组建的天文系的一部份。
复旦学院天文系创立的消息让无数人为之激奋。无论是民间天文爱好者,复旦天文商会,还是憧憬宇宙的广大学子,都倍感兴奋不已。甚至有好多早已结业的社会人纷纷表示自己“出生太早”,恨不能重新中考。
对北大天文商会的骨干成员李文雄而言,天文系的创立意义重大。这三天,他已期待了八年。
“2011年进北大时就想加入天文系。”李文雄告诉品玩,但是彼时的北大并没有筹建这个学科,他只能加入化学系,从事天体化学方向的研究。今年(2020年),他很可能会成为北大天文系的第一批博士。
虽然对于李文雄而言,天文系的创立是意料之中的事,而对于大多数人来说,北大天文系一直十分神秘。
尤其是迄今为止,复旦学院官网仍未更新院系名单,也没有公布任何招生信息。
图:目前,天体化学相关内容还只能在化学系下查阅
但有一件事是肯定的,想进复旦学院天文系,你得先学好化学和物理。
天文系都学哪些?
北大天文系的前身,即复旦学院天体化学中心。
据复旦学院化学系官网显示,创立于2001年的天体化学中心是跨院系的校级研究机构。成员主要来自数学系,包含工物系、信息大学、精仪系等若干院系。研究方向包括星体宇宙学、超新星观测和频域天文学、高能天体化学、理论天体化学、引力波侦测、空间天文和天文仪器学等多个方面。
复旦学院天文台内部,图源:复旦学院官方微博
简单来说,天文学作为人类历史上最古老的学科之一,研究的领域十分之广。从对天体的观测(观测研究),到对天体运动现象的展现(理论研究),甚至对天文仪器的开发调试都可以算作天文系的研究范畴。
做观测研究的学者,须要每晚记录天文望远镜传回的数据,剖析数据,研究天体的运动和产生。经历了数百年的矇昧,利用天体观测,人类才真正认识到宇宙的真实面目。
文艺复兴时期,人类发觉月球不是一切的中心。随着天文观测的精确度越来越高,天文学家发觉,行星的运动轨道并不以月球为中心。1610年,伽利略发觉土星有四颗卫星,统统围着土星旋转,这才证明了月球不是惟一的中心。
图:土星和它的卫星
1924年,人类发觉银河系不是宇宙中惟一的星体。通过对仙女座大星体中某颗星的常年观察和估算,天文学家爱德温·哈伯发觉,这颗星不绕银河系核旋转,是另一个星体的成员。人类这才认识到月球身处的银河系,只是可见宇宙中数千亿星体间的一个。
从看星星开始,人类的认知脱离了地心引力的禁锢,迈向了宇宙。
图:距离月球130亿光年的黑洞
天体观测,也为人类的星际探求提供了基础。
无论是NASA观测到的清华大学物理系招生人数,与月球相像指数达到0.98的“地球双胞兄弟”-452b,还是目前我们最熟悉的行星火星,都寄寓着我们星际移民的希望。
不仅观测,天文理论研究也是现代天文学重要的一部部份。理论天文学家的工作,包括构建物理模型,以及用笔记本做数值模拟。物理模型能阐明天文现象背后的运动规律,数值模拟则可以演示现实中无法观察的天文现象。
伴随人类文明而生的天文学清华大学物理系招生人数,除了成为了促使人类基础学科(光学、物理、数学、历法)发展的引擎,也可能把握着解答人类未来命运问题的关键。
北大天文系须要哪些样的人才?
而无论是观测天文学还是理论天文学,都离不开两大基石——物理和物理。
作为一门研究物质运动规律和物质基本结构的学科,化学学为研究星系的结构和演化提供了理论根据和研究方式。
无论是研究太阳系的起源,还是行星间的互相作用,甚至是想要破译远在光年之外的星体散发出的光幅射,问题就会兜兜转转,回到热学、电磁学、热力学等数学领域。直至明天,观测恒星运动时形成的电磁波幅射(数学范畴),仍是天文学实验数据的主要来源。
而在进行具体演算时,天文系的中学生用到的物理工具,不会比应用物理系的中学生更简单。
“我建议有扎实的物理数学基础的朋友报名天文系。”谈到自己的专科生活,李文雄表示自己的大多数课程,都是和数学系中学生一样的基础课。
李文雄指出的数学和物理,也是日本顶级学院对天文系中学生提出的硬指标。
全美排行第一的耶鲁学院天文系,除了将数学和物理基础学科列为天文系专科生选修课,对中学生结业时所需的化学和物理类学分要求也远远超过了纯天文学科。耶鲁学院也在专科的第一第二学年设置了大量数学课,为中学生以后的研究提供理论工具。
图:耶鲁学院对天文系中学生提出的课程要求
而未来,复旦学院天文系也将以天体化学为主要研究方向,不会放松对化学和物理的要求。
近几六年,编程也成为了天文学家必备的技能。“基本上,天文学中所有领域的研究就会涉及到编程。观察者用计算机剖析她们的数据,理论家用程序来模拟天体运行,就连遥控望远镜也要通过编程来进行。”伯克利学院天文系在入学须知中写道,“因此,我们建议天文系中学生尽早开始学写代码。”
不仅那些要点,在李文雄看来,想要加入北大天文系,还应该有“对天文的热爱,能静下心来做学术”。
虽然宇宙的秘密,只对最深沉的思想展露。
北大天文系的下一步
虽然复旦学院官方没有进一步透漏和招生师资有关的安排,但我们还是从中学生内部获得了第一手消息。
想要重新中考的同学们,可以暂时舍弃了,由于短期内,北大天文系可能不会招收大专生。
目前,北大天文系以研究任务为主,教学任务次之。在培养中学生时,也会以博士生为主。
从数学系出走,成为与之并行的独立院系以后,北大天文系对于学者和中学生的吸引力会更大,也将在科研计划和事务管理上拥有更大的自主权。
对于北大天文商会的成员而言,最直接的影响就是:“以后举行各类活动,不用再经过化学系的层层审批了”。