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。
和其他所有專業一樣,很多人對我的專業也存在一些誤會。欣喜的是,隨著科普力度的加強,已經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(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據庫,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。
登陸數據庫,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余愛好。本文題目即是對天文學家大多不會認天秤現象的調侃。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:圖蟲創意
在理論方面,有的人研究在天體化學極端環境下的基礎數學規律,我稱她們為“硬核理論家”。還有的理論家把各類已知原理和現象“拼裝”成“物理模型”,來解釋各類觀測現象。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術語就是“猛咔!猛咔!猛咔咔!”)、數值模擬等。
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歷。
“讀懂宇宙”是兒時的目標
我是2016年博士結業的。現在早已做了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,我系統地學習了理論化學的基礎課程:“四大力學(《分析力學》、《統計力學》、《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。可以說,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,但經過四年的學習,大部分人都度德量力、認清現實,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;而航海可以向各個方向,每個人都有發覺寶藏的機會。所以我在高年級時開始必修天文學專業的課程,并且聯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,航海可以向各個方向,每個人都有發覺寶藏的機會。圖片來源:
后來我就隨著我專科的導師來到了中國科學院高能物理研究所碩博連讀。我是因為熱愛而選擇數學專業的,因此只要熱情還在,繼續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:代碼、算法、數據和近似公式……一切都顯得瑣碎、繁雜、混亂,不像之前這么優美了;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“發表文章”這個結業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合培養,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,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別,編程,處理數據,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中發覺一些美感:比如搞清楚某個算法背后的思想;仔細看懂一篇觀測和數據處理的文章,贊嘆于作者怎么將每一個你能想到的細節都考慮到。
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。雖然彼時發表論文、畢業仍然壓在我心中,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,我決心繼續留在科研征程上。
博士結業以后,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。現在,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“臟亂數據”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,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,比如知名互聯網公司,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,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