專業名稱:月球數學學
專業導游:白超英院長
Q1:
月球數學學專業的研究對象是哪些?
這個專業的研究對象主要是用地質和化學學的基本原理相結合來研究我們所居住的月球,主要包括四個方面的內容:
(1)月球的起源、進化、及動力學過程;
(2)月球圈層的結構及互相作用和影響;
(3)月球資源的時空分布和儲量;
(4)陸地與海洋、陸地與大氣圈的互相作用和影響。
Q2:大專核心課程有什么?
地磁學與磁法鉆探、重力學及重力鉆探、電法學及電法鉆探、地震學及水災鉆探、地球化學物探、空間數學學導論、地震層析層析成像總論、地球化學反演理論導論等。
圖1借助船載月球化學儀器偵測海洋中月球化學場的分布及特點
圖2借助月球化學方式(比如:電法、聲波等)進行物探
圖3用于深海石油勘探的工作平臺
圖4水災波在月球介質中傳播的數值模擬
Q3:學月球數學學專業的中學生須要具備哪些特質?
作為這個專業的中學生,首先要具備良好的數理知識,要學會用數學的概念和技巧去看待問題。舉例來說,我們用地表上觀測到的哪些月球化學場(比如:重力場、地磁場、地電場、地震波場等)的數據可以預測地下是否存在含油、含煤、含礦構造?由此發展上去的各類月球化學場的觀測技術、以及數據反演解釋的方式技術均屬于月球化學學的范疇。按照實際觀測數據,構建所要研究對象的物理模型,之后采用正、反演的方式去解決實際問題。因而須要較強的空間思維能力、數據解釋能力、以及計算機編程能力。
其次,從專業知識的學習角度來說,該專業除須要較強數理基礎知識外,還須要學習地質學方面的基礎知識,比如:礦物學與巖石學基礎、地層與古生物基礎等地球物理專業,從而為此后的數據解釋降低地質學的內涵。
不僅上述要求外,因為月球數學學是一門觀測科學,有時須要進行野外月球化學場的數據觀測和采集,但多數時間還是在室外進行數據處理和解釋方面的工作。
Q4:本專業學習過程中,可能碰到的困難是哪些
從多年來我們專業中學生的學習過程來看,最大的問題就是怎樣用所學的知識去解決實際問題。專業課本上的知識是比較容易理解、接受和把握的,但當把課堂上的知識用于解決實際問題時都會碰到比較多的問題。
另外,我們的研究對象十分復雜,研究對象存在空間尺度的巨大差別性,小到地下數米,大到全球構造。大氣圈、水圈、巖石圈、地幔和地幔這一月球系統的圈層之間存在物質、能量的交換,也決定研究對象的復雜性。為此,有時會造成學習和研究比較困難,同一個問題會有不同觀點和爭論。正由于這般,本專業也存在著較大的理論突破和上升空間。
Q5:社會生活中有什么問題,須要通過月球數學學專業的知識和技巧來解決?
我上學院的時侯流行一句話,“學好數理化,踏遍天下都不怕。”現在應當是“學好月球數學學,踏遍天下都不怕”的年代了。基于月球數學學派生下來的諸多更為專情的學科,比如:空間數學學、海洋月球數學學、大氣化學學、環境月球數學學、工程月球數學學、軍事月球數學學、城市月球數學學、水文月球數學學、考古月球數學學、災害月球數學學等幾乎囊括了我們生活的方方面面,由于我們說這個專業跟社會生活的各個方面是密切關聯的。
其實我們是理科,但我們專業同樣有很強的產業背景和應用實踐機會,比如:人類賴以生存的資源:油氣、金屬和非金屬礦產資源的分布、勘探和儲量的預測?再例如:人類賴以生存的環境:月球的演變,大氣中PM2.5的檢測等。重大生命線工程(山峽水壩建設、核電站選址及安全);重大地質洪災(如水災、火山、滑坡、泥石流等)的發生機理和預測等都須要我們專業的知識。你可以看見,這個專業所涉及的問題都是一些國家急需解決的重大問題,因為國家注重所以工作條件好,發展機會多,實現人生價值的機會也就多。
Q6:月球數學學的應用實例
事例1:中國是一個水災頻發的國家,目前全球還未能解決水災預報這一科學困局,這么能否在現有科技水平下實現水災初期預警?也即借助大地震記錄前數秒的信息對水災波還未殃及的區域進行數秒(或數十秒)的提早預警,因而大大降低人員死傷?
事例2:如何構建三維數字月球?或起碼讓中國內地和海洋地幔(
20km)范圍內顯得透明(GlassEarth)?其目的是對這一深度范圍內的資源分布了如指掌。
事例3:怎樣借助重力衛星觀測數據來研究月球的準確形狀、圈層結構及互相影響、以及動力學運動過程?我們必須曉得我們賴以生存的月球的過去、現在和未來。
事例4:怎么利用地球化學鉆探技術有效的進行煤田開采、隧道勘探的超前預測?因而指導有效開采和防止滑坡冒水導致人員死傷。
圖8借助電磁方式進行隧洞超前預測
事例5:怎么利用地球化學技術進行放射性和污染源的測量和避免?因而有效的保護們我們的生存環境。
圖9借助民航磁法對放射性污染源進行偵測
Q7:月球數學學專業的結業生,就業主要是面向什么行業,什么職業種類?
總的來說,我們專業的行業背景比較寬闊,而我們分校該專業技術過硬,在業界的口碑也不錯,所以我們的結業生也是十分走俏的。我們專業40%—50%的專科結業中學生會繼續深造,包括讀研或則是出國深造,我們專業的大專生受到中國科大學地質與月球化學所、中國水災局所屬研究所、中石油、中海油所屬研究所、中國科學與技術學院、中國地質學院、中國石油學院等著名科研院所和院校的偏愛。50%—60%選擇直接就業。就業的方向,主要是石油、國土資源、地震、交通、水力水電、環保、有色金屬、礦產資源、航天、科研院所等。
Q8:中學生寄語-月球數學學最吸引我的
我可以跟你們分享我的故事,我們哪個年代,都相信“學好數理化,踏遍天下都不怕”,所以1979年我考學院的時侯,就選擇了數學學專業。1983年學院結業后被分配到余震部門。來到水災部門后才感悟到月球數學學的重要性,所以1985年上了固體月球數學學的碩士研究生。碩士研究生結業后又回到了水災部門,此后做了六年水災預報研究工作。1998年考上國家科委公派訪問學者奔赴法國國立學院地學研究院做訪問學者,因為一年訪問學者期間的研究成果突出,2000年獲得德國政府全額獎學金抵達美國學院攻讀月球數學學博士學位,2004年以優異成績結業,此后以優秀海外留學人員步入長安學院。一路走來,在業內作出了公認的成績,因而帶動了個別前沿性科學問題研究的推進,為此,幸好自己選擇了月球數學學這個才能施展自己才氣的專業,我想對于現今有志的中學生來說她們也都是如此想的,才能施展個人的才氣的過程就是我們專業吸引人或則說最大的優勢了。
——白超英,博士生導師,美國理學博士
最開始接觸這個專業是被調劑的,心中多多少少有些厭煩。但在后續的學習過程中,漸漸的發覺月球數學真的好有趣,借助一些看似毫不相關的物理化學手段才能偵測到地下難以直接接觸的各類礦物或構造,并且還可以對這種結構呈現色調繽紛的圖象,于是便愛上了這個專業。通過對基礎和專業課程的學習,也把握了物理、物理、地學以及計算機方面的知識,并且專業度并不比那些專業的土著們低,這讓我在現今的學習生活中得心應手。
從接觸月球化學的陌生與焦慮到對月球化學的喜愛與癡迷,是一個漫長坎坷的過程,但也是愈發堅定學習月球化學的過程,我想我會繼續執著地走在月球數學學的康莊大街上。
——臧楠,女,2010級月球數學學專業中學生,現就讀于中國科學技術學院,碩士研究生
月球數學學是一個冷門專業,相比于機械、電子、醫學等學科,整個行業的人數較少。但這并不意味著我們的貢獻和前途有限,而是由于對中學生有更高的要求。月球數學學專業的中學生,須要有地質學相關知識背景,扎實的物理數學造詣和較強的編程能力,是一個多面手。
作為地學的一個分支,月球數學學相關工作肯定會有野外作業和室內作業。地質認識實習和專業實習是你們初次接觸實際應用的機會,盡管野外作業相對辛苦,卻也給我的學院生活留下了最難忘的記憶。幾十號人一起跋山涉水、登高望遠,現現在想上去都十分激動。室外資料處理可能須要用到數理知識和編程估算,這對中學生的數理功力和編程能力有一定要求。我對編程很感興趣,多數時間也都在寫代碼,才能完成一個程序的編撰,是十分高興的。
月球數學學專業的中學生須要學習的課程較多,而新生缺少對所學專業的認識,不能將之與實際應用相聯系,可能會倍感無趣無味。假如你們就能從中找到自己感興趣的方面,這么4年的學習生涯將飽含樂趣。
——李興旺,男,2008級月球數學學專業中學生,現就讀于長安學院,博士研究生
月球數學學是一門交叉學科,研究月球上的自然現象;在學習和研究的過程中你會用到好多其他學科的最新研究成果,例如計算機科學中的高性能估算,物理中的最優化方式,礦物化學的低溫高壓實驗等;這除了能擴寬你的眼界地球物理專業,培養你學習和使用新知識的能力,并且能讓你養成科學的思維習慣。和其他的專業相比,這個專業結業的中學生既可以做現今世界上最有挑戰的科研課題,例如水災的化學本質的研究;還可以做對社會有直接經濟貢獻的工作,例如海洋石油鉆探,頁巖氣開發,水災旱災整治,建筑的抗震評估甚至是軟件開發等。在固體月球化學系學習的幾年中,我遇到了好多對我有很大幫助的老師,她們循循善誘,讓我在學習和生活中收獲了好多終身受惠的東西;即使如今我在其他的高校做科研,而且我們還是常常會像同學一樣討論科研中遇見的問題;親愛的朋友,相信你在結業以后也會像我一樣,會經常追憶起在長安學院固體月球化學系的美好時光。
——孫耀充,男,2008級月球化學學專業中學生,現就讀于中國科學技術學院,博士研究生
固體月球化學學下的水災學方向,是我青春路上最快樂、最無悔的選擇。在我們專業,你總能認識各種類型的朋友和同事:在月球化學系:你總能找到幾個數理學霸,她們總能徒手推導入紛擾的數理多項式;在月球化學系:你總能找到幾個計算機大牛,所以在現今的IT大鱷里,你總能看見地球化學結業生的身影,我個人對程序設計是比較有興趣的,很辛運的是,在我們專業,總有老師和同學會給你專業的指導和幫助;在月球化學系,你總能發覺幾個瑜伽健將,由于她們喜歡野外鉆探,喜歡地質考察,仍然在為出野外打算著……所以,在學院階段,若果你周圍仍然有那么多有意思的朋友,你一定會過得十分充實快樂,也能全面的提高自己。
——周立,男,2009級月球數學學專業中學生,現就讀于中國科學技術學院,碩士研究生