很多人小的時候都有一顆太空夢。“讀懂宇宙”是作者兒時的目標,后來他一猛子扎進科研圈,決定在天文學的海洋里遨游終身。
下面這份來自天體物理學專業(yè)博士的介紹,或許可以讓你對天文學有新的認識。
和其他所有專業(yè)一樣,很多人對我的專業(yè)也存在一些誤會。欣喜的是,隨著科普力度的加強,已經(jīng)甚少有人把天文學和占星學搞混了。不過讓我無奈的是,依然有人會認為我所在的專業(yè)(或者我本人)很會認天秤。
認天秤作為唐代天文學家的必備修養(yǎng)的確不容證實,因為當時她們須要肉眼找到星星,然后把望遠鏡、六分儀之類的儀器自動對準它們。今天的天文學家雖然早已不需要這樣做了——登陸某個望遠鏡的數(shù)據(jù)庫,輸入你想要的天體名子或則座標,點擊下載,坐在家里就可以得到它的各類觀測信息(比如波譜,測光,光變曲線等)。而整個過程你一顆星星也沒看見。
登陸數(shù)據(jù)庫,坐在家里就可以得到各類觀測信息(比如波譜,測光,光變曲線等)
于是,“會認摩羯”,在明天漸漸弄成了資深星空愛好者和天文攝影師的特質。誠然,也有一些天文學家是認星大神,但那是因為她們正好把天文攝影當作自己的業(yè)余愛好。本文題目即是對天文學家大多不會認天秤現(xiàn)象的調侃。另外要說明的是,天文學中只有“室女座”,而沒有“處女座”。
我們真的找不到“處女座”……
另一個誤會,就是覺得我們在從事民航航天方面的研究。事實上,天文學家普遍對衛(wèi)星和航天器略知一二,那是因為有好多空間望遠鏡的緣故。但基本上了解就止步于此了。因為天文學研究感興趣的天體大多遠在太陽系之外。
天文學研究包羅萬象,按照尺度從小到大,有星際分子、致密天體(黑洞,夸克星,中子星,白矮星)、行星、恒星、矮星系、星系、星系團、大尺度結構和整個宇宙。時間尺度短至微秒(暫現(xiàn)源如快速射電暴、脈沖星、伽馬射線暴),長至百億年研究整個宇宙的創(chuàng)生、演化和死亡。
天文學作為一門科學,研究方式也離不開理論與實驗。只不過與其他科學不同,天文學研究的對象難以人為干預,因此只能被動地“觀測”。根據(jù)觀測的“頻道”不同,觀測天文學可以被分為射電天文學、光學天文學、高能天文學,以上都指的是電磁波的不同頻度范圍。除了電磁波以外,還有宇宙線天文學,引力波天文學,中微子天文學等其他“信使”的天文觀測。每一種觀測頻道須要建造不同的設備,因此天文學家建造了射電望遠鏡、光學望遠鏡、高能空間望遠鏡、高能大氣切倫科夫望遠鏡、引力波天文臺、宇宙線天文臺和中微子天文臺等各類天文設備。
中國天眼,世界上最大的單口徑射電望遠鏡。圖片來源:圖蟲創(chuàng)意
在理論方面,有的人研究在天體化學極端環(huán)境下的基礎數(shù)學規(guī)律,我稱她們?yōu)椤坝埠死碚摷摇薄_€有的理論家把各類已知原理和現(xiàn)象“拼裝”成“物理模型”,來解釋各類觀測現(xiàn)象。我主要就做的是這方面的工作。理論家的研究手段主要有解析估算(推公式)、蒙特卡羅模擬(我母親每晚聽我說的最多的專業(yè)術語就是“猛咔!猛咔!猛咔咔!”)、數(shù)值模擬等。
簡略地介紹完了我們學科,接下來我想講一下我個人博士期間的研究和生活經(jīng)歷。
“讀懂宇宙”是兒時的目標
我是2016年博士結業(yè)的?,F(xiàn)在早已做了3年的博士后了。于我而言,能夠從事天體物理學方面的研究算是宿愿得償。我的外公是一名小學數(shù)學班主任,小時候我的好奇心總能在他那兒得到滿足,因此我對自然界的求知欲也就越長越大。在高中的時侯,我在父親單位的圖書室見到一本書,叫《圖解當代科技》,它對宇宙學、相對論和量子力學做了個簡略的介紹。那時候的我似乎從一扇半掩著的門縫里窺探了一個光怪陸離的奇境,一下就被吸引住了。心里暗暗立志:“我將來一定要學懂相對論和量子力學,也不枉在宇宙間走一遭了!”
在這個目標的剌激下,我的學習成績,特別是理科成績,越來越好。終于考上了清華大學的物理化學基礎科學班。在這兒,我系統(tǒng)地學習了理論化學的基礎課程:“四大力學(《分析力學》、《統(tǒng)計力學》、《電動力學》、《量子力學》)”,還必修了廣義相對論和量子場論等課程??梢哉f,剛剛步入基科班時,每一個朋友都做著理論化學和純粹物理夢,但經(jīng)過四年的學習,大部分人都度德量力、認清現(xiàn)實,對其他方向形成了“濃厚興趣”,我也是這么。在我看來,理論化學就像攀巖競速,而天體化學就像航海。攀巖只有向下,臂力最好的人永遠在最前面;而航??梢韵蚋鱾€方向,每個人都有發(fā)覺寶藏的機會。所以我在高年級時開始必修天文學專業(yè)的課程,并且聯(lián)系了天體中心的天文學老師做本科生科研項目。
天體化學就像航海,航??梢韵蚋鱾€方向,每個人都有發(fā)覺寶藏的機會。圖片來源:
后來我就隨著我??频膶焷淼搅酥袊茖W院高能物理研究所碩博連讀。我是因為熱愛而選擇數(shù)學專業(yè)的,因此只要熱情還在,繼續(xù)留在化學研究方向讀博就是自然而然的。盡管我對我的專業(yè)這么熱愛,在讀博期間還是有很長一段時間“幻想破滅”的覺得。首先,我開始接觸到科研的細節(jié):代碼、算法、數(shù)據(jù)和近似公式……一切都顯得瑣碎、繁雜、混亂,不像之前這么優(yōu)美了;其次,研究進展的不順利,對文獻沒有充分了解造成做了長時間的無用功。當熱情之火減小的時侯,就會清晰地感覺到自己研究課題的超然世外和現(xiàn)實生活之間的撕裂感。
未來前途不定,塵世的壓力日漸照進理想世界。是否要回到現(xiàn)實世界,把那種奇境之門永遠關在身旁,這是那時我時常問自己的問題。而且“發(fā)表文章”這個結業(yè)的必要條件越來越變得像一個不可能完成的任務。
研究過程從困局到轉機
為了跳出目前課題的窘境,我向導師懇求出國聯(lián)合培養(yǎng),換一個研究方向。我的導師非常好,毫不猶豫地同意了,并且還幫我聯(lián)系了英國大學的導師。于是我在碩博連讀的第三年到了美國開始脈沖星方面的研究。到了異國他鄉(xiāng),國內瑣事被拋諸腦后,生活顯得簡單上去。早晨到辦公室,打開筆記本讀文章天文物理學和天體物理學的區(qū)別,編程,處理數(shù)據(jù),晚上回到家煮飯喝水洗碗(大部分時間是同事煮飯,在此鳴謝),周末提著個大購物袋和同事去市中心賣菜。周而復始的生活像一種“禪”。
去日本出席IPTA大會海報展示。
我的心漸漸靜了出來,開始漸漸地從科研的細節(jié)中發(fā)覺一些美感:比如搞清楚某個算法背后的思想;仔細看懂一篇觀測和數(shù)據(jù)處理的文章,贊嘆于作者怎么將每一個你能想到的細節(jié)都考慮到。
一年后,我回到高能物理研究所。我在美國期間寫的論文接收在望,于是我的科研熱情又重燃了上去。特別重要的是,我認識了我的愛人。她當時在海南大學植物學專業(yè)讀博。于是我借助各類假日、假期的時間,坐列車不停往返廣東和廣州。雖然彼時發(fā)表論文、畢業(yè)仍然壓在我心中,但從那時開始,我人生中最長的晴天結束了。有了同行者的陪伴,我決心繼續(xù)留在科研征程上。
博士結業(yè)以后,我在導師和師弟的幫助和介紹下,到了香港大學從事博士后研究。在那兒五年的時間內,我把研究方向從脈沖星的射電研究擴充到高能天體化學,一口氣發(fā)表了8篇文章,徹底走出了博士期間的“文章饑渴癥”。我父親和我一起在香港島32平米的小屋里生活得有滋有味,我的精神也前所未有的放松。一年以后,我們有了一個俏皮的孩子。去年,我申請到了英國一所學院的博士后職位,于是我們一家三口又跨越整個歐亞大陸,來到了郁金香的國度開始了新的生活。我的研究方向又擴充到了引力波?,F(xiàn)在,我們將要“故技重施”,迎來第二個寶寶。
在香港大學自習室連上了大彩電而倍感激動。
讀了天體物理學博士,
未來可以做哪些?
如果你對天體化學感興趣天文物理學和天體物理學的區(qū)別,甚至形成了讀一個博士的看法,那么我要對你說:三思啊!你做好沉侵在“臟亂數(shù)據(jù)”里的打算了嗎?你做好每晚擦去打哈欠擠出的淚水,硬著頭皮讀論文的打算了嗎?你做好看著周圍朋友一個個發(fā)高水平文章,而自己一篇文章都憋不下來的打算了嗎?你做好了看著學院同事年入百萬而自己收入寥寥的打算了嗎?
如果你早已開始讀博,并陷入窘境之中。那我的另一個建議是,花點時間和心思在學術之外。以我自身的經(jīng)驗而言,帶我走出困局的不是科研方面不懈的努力,而是在學術以外的邂逅和由此帶來的生活改變。人生的路很寬,學術只是其中一部分。
如果你熬到了博士結業(yè),并且早已對科研沒了熱情,那么好消息是天體化學方向的就業(yè)前景像天體化學研究本身一樣廣闊。由于過硬的物理、編程和強悍的學習和抗壓能力,我周圍的朋友領到了各種各樣的工作offer,比如知名互聯(lián)網(wǎng)公司,金融公司,半導體公司。他們都有光明的前途。
由于過硬的物理、編程和強悍的學習和抗壓能力,我周圍的朋友領到了各種各樣的工作offer。圖片來源:
如果你像我一樣,最終決定一猛子扎進科研圈,在科學的海洋里遨游終身。那么我要恭喜你,你從事了自己熱愛的職業(yè),圓了兒時的夢想。你的全部時間都是自己的,而毋須出賣一部分給他人換取金錢。
最后和你自勉:“搞好身體,顧好家庭,來日方長!”
女兒到辦公室探班