序
當(dāng)你看到多年不見的朋友，親切地問(wèn)一句：“你如今在做哪些？”的時(shí)侯，假如對(duì)方深邃而害羞地吐出一句：“我在研究天文”，一般你會(huì)經(jīng)歷兩三秒無(wú)話可說(shuō)的難堪，之后不得不瞪大嘴巴，衷心地稱贊一句：“好深?yuàn)W！”本文致力防止類似情境的發(fā)生，為你和天文學(xué)書呆子之間創(chuàng)造話題（假如你還樂(lè)意和他聊天的話）。
撰文易疏序（臺(tái)灣學(xué)院化學(xué)系博士后）
《生活大爆燃》中的Raj就是一位天體化學(xué)學(xué)家。圖片來(lái)源：
問(wèn)題1：天文學(xué)和天體化學(xué)有哪些區(qū)別？
老實(shí)說(shuō)，對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，我至今還說(shuō)不出一個(gè)所以然。早年間我以前半開玩笑地說(shuō)：“天文是文，天體化學(xué)是理。”然而我后來(lái)發(fā)覺，這些天文系的中學(xué)生和我這個(gè)數(shù)學(xué)系天體化學(xué)專業(yè)的中學(xué)生學(xué)的是一樣的課，做的是相像的課題，出席的是同一個(gè)大會(huì)，水的是同幾個(gè)刊物。更重要的是，幾乎我問(wèn)過(guò)的所有天文學(xué)／天體化學(xué)學(xué)的中學(xué)生、老師都對(duì)這個(gè)問(wèn)題的答案莫衷一是，于是我只能說(shuō)：“這個(gè)問(wèn)題不重要。吶，人呢，開心就好。”
問(wèn)題2：天文學(xué)在研究哪些？（你的朋友心中都在想啥？）
根據(jù)我博士導(dǎo)師張雙南院士的說(shuō)法，月球大氣層以上的部份都?xì)w天文學(xué)研究。這么說(shuō)來(lái)的話，整個(gè)宇宙中只有極小部份是天文學(xué)家不研究的，而天文學(xué)家自己恰恰生活在她們不研究的那部份世界里。她們還真是會(huì)找重點(diǎn)呢。
天文學(xué)研究的對(duì)象，根據(jù)尺度，可以分成如此幾類：一類是和星體相關(guān)的。包括了星體的一生：星體的前世——原星體、分子云；星體的壯年生活——主序星；星體的老年——巨星、行星狀星云；星體的“尸體”——白矮星、中子星、黑洞。每一個(gè)階段又可以衍生出無(wú)數(shù)的課題，例如八卦一些星體和他的兒子之間的戀愛史——雙星系統(tǒng)，星體的孫輩們——行星、小行星、彗星等，星體的家族——星團(tuán)，黑洞和星體的互動(dòng)、中子星和星體的互動(dòng)、中子星和周圍環(huán)境的互動(dòng)、中子星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、恒星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)......相信你已然看下來(lái)了，我可以始終寫下去。
尺度再大一點(diǎn)的一類，就是研究星體。假如星體是一個(gè)人，這么星體就是一個(gè)國(guó)家。國(guó)家的幅員上面除了有人、還有動(dòng)動(dòng)物、山川河岳、沙漠戈壁等等豐富多彩的東西。同樣，星體里也不止有星體，還有致密天體、宇宙射線、氣體、暗物質(zhì)、塵埃、星系核黑洞、衛(wèi)星星體等各類有意思的東西。國(guó)與國(guó)之間會(huì)發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)、聯(lián)姻，星體與星體也會(huì)有碰撞、并合。假如特洛伊戰(zhàn)爭(zhēng)可以寫成《伊利亞特》的話，這么星體之間的合并將是多么壯闊的史詩(shī)！
有了國(guó)家，都會(huì)有國(guó)家聯(lián)盟。星體也會(huì)集聚成團(tuán)，產(chǎn)生星體團(tuán)。星體團(tuán)里不僅有星體之外，還有大量的暗物質(zhì)和熱二氧化碳。研究星體團(tuán)里星體的形狀、星系團(tuán)和星體團(tuán)的碰撞，那些都是研究暗物質(zhì)性質(zhì)的好方式。目前為止，關(guān)于暗物質(zhì)的線索，人類只有從天文學(xué)家這兒得悉。
最后，至大無(wú)外，天文學(xué)家也研究整個(gè)宇宙。研究它怎樣從一個(gè)點(diǎn)膨脹成如今這樣、宇宙現(xiàn)在有沒有在加速膨脹、未來(lái)宇宙會(huì)與會(huì)繼續(xù)膨脹、宇宙中的元素怎樣產(chǎn)生、宇宙中的星體怎樣產(chǎn)生.....
問(wèn)題3：天文學(xué)如何研究？（你的朋友每天都在干啥？）
有一個(gè)詞語(yǔ)叫“窺一斑而知全豹”，非常適宜形容天文學(xué)研究，假如用更接地氣的比喻就是“盲人摸象”。由于天文研究的目標(biāo)不是太大，就是太遠(yuǎn)。人們坐在月球上，永遠(yuǎn)都只能獲得零星的關(guān)于天體的信息，之后要按照這種信息猜出那“象”究竟長(zhǎng)哪些樣。依據(jù)分工不同，有人負(fù)責(zé)“摸”，有人負(fù)責(zé)“猜”。這些負(fù)責(zé)摸的人就叫“觀測(cè)家”，負(fù)責(zé)猜的人就叫“理論家”。
1、觀測(cè)
觀測(cè)分好多種觀測(cè)方式。最容易想到的就是從望遠(yuǎn)鏡里看天體的圖象，例如研究彌散星云、星團(tuán)、星系、星系團(tuán)、都可以用這些技巧。人去檢測(cè)身體，看皮膚就用鼻子看就好了。若果是內(nèi)臟就要做B超，假如看腿骨就要X光。看天體也是這樣，你要聽到同一個(gè)天體不同深度的東西，就要換用不同波段的望遠(yuǎn)鏡。這種望遠(yuǎn)鏡造價(jià)高昂，有的還在太空，所以全世界的科學(xué)家們都共享她們的望遠(yuǎn)鏡。望遠(yuǎn)鏡的主人會(huì)把觀測(cè)好的圖象轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，之后置于網(wǎng)站上供其他科學(xué)家們下載使用。所以你的天文學(xué)朋友可能永遠(yuǎn)也沒見過(guò)他所用的望遠(yuǎn)鏡，只是每晚對(duì)著筆記本噼里噼啪地敲打。
作家筆下的伽利略。天文學(xué)家的精典形象就是在夜間對(duì)著望遠(yuǎn)鏡觀察天空，但是，現(xiàn)代的好多天文學(xué)工作者壓根就沒見過(guò)他正在用的望遠(yuǎn)鏡。圖片來(lái)源：The
說(shuō)到這兒有人問(wèn)了，人家花了這么多錢建好的望遠(yuǎn)鏡，憑啥免費(fèi)地給他人用數(shù)據(jù)呢？莫非科學(xué)家都是雷鋒？對(duì)此我只能說(shuō)，是的，科學(xué)家就是雷鋒......其實(shí)你也可以說(shuō)，這些發(fā)表的成果都可以記入望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目的成果，借此可以換取更多的項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)。如此說(shuō)來(lái)，捐助這個(gè)項(xiàng)目的人／政府部門是雷鋒。總之反正，科學(xué)研究這件事里，假若不加入“雷鋒”這個(gè)元素，那是解釋不通的。
哦，有點(diǎn)扯遠(yuǎn)了。昨天說(shuō)到看天體的圖象。有大量的天體，她們離月球太遠(yuǎn)了，她們的圖象就是一個(gè)亮點(diǎn)，你就是放大再多倍，還是一個(gè)亮點(diǎn)，有啥可看的呢？這時(shí)侯就要用別的手段去觀測(cè)了。例如看它的譜線去了解它有這些物理成份，看連續(xù)譜和偏振光去了解它里面發(fā)生了什么化學(xué)過(guò)程。還可以看它的光是怎樣隨時(shí)間變化的，也就是所謂的時(shí)變信息。
2、理論
這種紛繁復(fù)雜的觀測(cè)結(jié)果發(fā)表下來(lái)了，就猶如一堆兇案現(xiàn)場(chǎng)勘察報(bào)告擺到了福爾摩斯的辦公桌前，他就須要解釋這一個(gè)問(wèn)題：“現(xiàn)場(chǎng)到底發(fā)生過(guò)哪些？”比如現(xiàn)場(chǎng)拍到了腳印的相片，這么偵探怎么曉得這腳印的主人的臂展體重呢？他可以做一個(gè)和真人比列相同的機(jī)器人模型，讓他穿上鞋在臥室里走，留下腳印，之后不斷地調(diào)整機(jī)器人的臂展和體重，使機(jī)器人留下的腳印盡可能地接近現(xiàn)場(chǎng)拍回去的腳印。這就是理論家的“建模”過(guò)程。與構(gòu)建一個(gè)實(shí)體的假人模型不同，理論家用數(shù)學(xué)和物理的公式構(gòu)建起一個(gè)虛擬的現(xiàn)場(chǎng)模型天文和天體物理學(xué)研究(英文版)官網(wǎng)，之后調(diào)整模型的輸入?yún)?shù)，例如在系統(tǒng)里倒入一個(gè)黑洞，更改黑洞的質(zhì)量等等，之后估算出應(yīng)當(dāng)觀測(cè)到的結(jié)果。瞧瞧這個(gè)模型給出的結(jié)果和真正的觀測(cè)結(jié)果是否一致，倘若不一致，則更改模型或則調(diào)整參數(shù)。前面這一步叫“擬合”。擬者天文和天體物理學(xué)研究(英文版)官網(wǎng)，指摘也。合者，一致也。擬合即通過(guò)使預(yù)測(cè)結(jié)果和觀測(cè)結(jié)果一致來(lái)推測(cè)。
理論家僅僅“擬合”還不夠，還要作出預(yù)言。就是說(shuō)一些類似于“如果現(xiàn)場(chǎng)真的發(fā)生了我所推測(cè)的情況，這么大家再去現(xiàn)場(chǎng)的樹叢里應(yīng)當(dāng)能找到彈殼”之類的話。觀測(cè)家們認(rèn)為你的話有道理，她們都會(huì)乖乖地回到“現(xiàn)場(chǎng)”去找“彈殼”。現(xiàn)現(xiàn)在無(wú)論是建模還是擬合，通常你們都離不開估算機(jī)編程了。這一方面是由于簡(jiǎn)單的模型早已難以解釋越來(lái)越多的數(shù)據(jù)，所以模型越來(lái)越復(fù)雜；另一方面可能是人們?cè)絹?lái)越懶，不再樂(lè)意為了得到一個(gè)漂亮的解析公式去費(fèi)許多周章地去做近似，湊特殊積分函數(shù)，而寧可把完整的模型丟給計(jì)算機(jī)去跑（總之計(jì)算機(jī)也不累）。但這樣做的益處就是，人們讀你的文章時(shí)很難理解你的模型里各個(gè)成份究竟怎樣起作用的；以及他人想重復(fù)和改進(jìn)你的工作，不僅自己重新編程以外就只能找你要代碼，而你通常情況下都不給，由于你想用它來(lái)發(fā)更多的文章。就算你弘揚(yáng)了科學(xué)界的雷鋒精神，把代碼公開了，好多情況下閱讀理解這個(gè)代碼的難度不亞于自己重新寫一個(gè)。
3、高屋建瓴的天文學(xué)家（boss）
研究生/博士后：“我去年才寫了一篇文章，我得多加努力了。”老板：“我去年才發(fā)了16篇文章，我得雇點(diǎn)更好的研究生和博后了。”圖片來(lái)源：
每位行業(yè)里都有鄙人和老總，天文學(xué)界也不例外。這兒并不只是地位和工資的不同，而是眼界、經(jīng)驗(yàn)、以及驟然而至的分工不同。簡(jiǎn)單的說(shuō)：鄙人之于老總，就像計(jì)算機(jī)之于鄙人。計(jì)算機(jī)可以理解它每一步的四則運(yùn)算，但它不理解整個(gè)模型，或則整條波譜。同樣，鄙人可能理解了這個(gè)天體，但他不理解研究這個(gè)天體對(duì)整個(gè)領(lǐng)域有哪些意義，他也就不會(huì)曉得下一個(gè)應(yīng)當(dāng)去研究誰(shuí)。一個(gè)老總，手下可能既有做觀測(cè)的、又有做理論的。如同交響樂(lè)隊(duì)里的指揮，他可以小吉他拉得生疏了，吉他完全不會(huì)吹，這都沒關(guān)系，重要的是一定要能看得懂樂(lè)譜，但是聽得下來(lái)每一個(gè)鋼琴有沒有獨(dú)奏錯(cuò)。
綜上，從事天文學(xué)研究的人每晚做的事可能有：
1、觀測(cè)者：
寫觀測(cè)議案（敲筆記本）-處理數(shù)據(jù)（敲筆記本）-發(fā)短信（敲筆記本）-寫文章（敲筆記本）-看文章-聽報(bào)告-作報(bào)告
2、理論：
讀文章-讀教科書-推論公式-討論-編程（敲筆記本）-寫文章（敲筆記本）-作報(bào)告-聽報(bào)告
3、boss：
開會(huì)-開會(huì)-開會(huì)-看文章-發(fā)短信-發(fā)短信-開會(huì)-......
問(wèn)題4：天文學(xué)研究有哪些用？（你的朋友有前途嗎？）
這個(gè)問(wèn)題可以分成兩方面來(lái)談。一是天文學(xué)研究本身對(duì)人類社會(huì)有哪些用；二是從事天文學(xué)研究的人能做哪些樣的工作。
對(duì)于第一個(gè)問(wèn)題，早已是老生常談了。人類從事的任何一項(xiàng)活動(dòng)都是對(duì)欲望的滿足。農(nóng)業(yè)是滿足胃口、工商業(yè)是滿足肉欲、國(guó)家和部隊(duì)滿足安全生活的欲望；科學(xué)研究也不例外，是滿足人類的求知欲。人們滿足了前幾種欲望，自然都會(huì)追求旁邊的欲望。
從事天文學(xué)研究的人能做哪些樣的工作？若果留在學(xué)術(shù)界，最終的目標(biāo)就弄成一個(gè)科研boss，指揮著自己的團(tuán)隊(duì)去滿足自己和全人類的求知欲；優(yōu)秀的科研人員假如想離開學(xué)術(shù)界，以她們的英語(yǔ)、計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、邏輯思維和抒發(fā)能力（和學(xué)歷），她們可以步入任何行業(yè)成為可怕的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。她們惟一弱點(diǎn)就是對(duì)學(xué)術(shù)界的牽掛和對(duì)自己夢(mèng)想的不舍。
本文作者：易疏序是《環(huán)球科學(xué)》資深譯者和老同學(xué)，中科院高能化學(xué)研究所粒子天體化學(xué)學(xué)博士，目前在臺(tái)灣學(xué)院化學(xué)系做博士后研究，研究雙星系統(tǒng)。易博士時(shí)常給我球?qū)憣懳恼拢偃缬袉?wèn)題想問(wèn)他，可以在下邊留言。
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