天文学，不只是看星星

　　“研究所成立后，接下去的目标肯定是要规划招收本科生，成立天文系，建立起天文学本硕博完整的人才培养体系。”

　　近日，浙江大学发文成立天文研究所，首任所长、求是特聘教授康熙告诉记者，研究所的成立，意味着浙大朝着天文学科的体系化建设迈出了重要一步。

　　作为“数理化天地生”六门基础学科之一，天文学长期以来在国内高校里的处境偏向“小众”。天文学本身，如同它研究的那些天文现象，让许多人感到捉摸不透——这是一门怎样的学科？

　　小众专业逐渐升温

　　“欧美的顶尖大学基本都开设有天文学或天体物理学专业，我们国家的天文学科建设起步的确比较晚。”康熙表示。

　　但在最近几年，多所高校开设天文系，天文学有了升温的迹象，在康熙看来，这与国家经济社会发展、对基础科学研究投入增加的大趋势有密切关系。

　　政策方面，天文学在《国务院关于全面加强基础科学研究的若干意见》《国家中长期科学和技术发展规划纲要》等国家发展规划中，均被列为重点基础学科来发展。同时，中国天眼“FAST”、高海拔宇宙线观测站、空间站巡天望远镜等国家大科学工程的建设，产生了大量对于天文领域人才需求。这些都一定程度上促使高校在天文学科上发力。

　　2019年，清华大学、华中科技大学成立天文系；今年3月，武汉大学天文学系正式揭牌。

　　目前，全国开设了天文学本科专业或成立天文系的高校共有20家左右，在教育部第四轮全国学科评估中，天文学学科评级在C-以上的高校共有5所，分别是南京大学、中国科学技术大学、北京大学、上海交通大学和北京师范大学。

　　此外，还有一些高校，比如浙江大学，设置了天文学或其分支学科的硕士、博士点，正朝着“建系”的方向发展。

　　“浙江的天文学科规模目前比较小，学科建设还正在规划之中。”康熙表示，浙江还没有招收天文学本科生的高校，这意味着浙江高等教育体系中没有真正意义上的天文学科。这对于一门基础学科的发展来说，是十分不利的。

　　目前，虽然浙江工业大学、杭州电子科技大学等高校有一批老师从事天文学研究，但这些学校都没有形成完整的学科体系；之江实验室在计算天文等应用研究方面成绩突出，然而作为研发机构，它无法承担人才培养、学科建设的功能。

　　“要真正建天文系，要做的工作还有很多，我认为最重要的是扩大人才队伍，还有各方面体制机制的配合。”康熙说。

　　最古老的基础科学

　　天文学并非热门专业，但一些声音把这种现象归结于天文学过于“遥远”甚至“无用”，其实是一种极大的误读。

　　“从自然科学出现开始，天文就是一门独立的学科，甚至可以说是最古老的基础科学。”康熙说。

　　天文学的历史几乎和人类社会一样悠久。《周易》中写道，“观乎天文，以察时变，观乎人文，以化成天下”，古时候，从“星象”中得出的时间历法，就为农耕社会的基本运作规则提供了科学遵循。

　　在近现代其他自然科学的发展中，天文学亦有不可忽视的贡献。比如，牛顿在《自然哲学的数学原理》中，用行星运动规律论证了万有引力定律，并进一步推算出，潮汐现象是地球和月亮引力共同作用的结果。这些结论不仅奠定了物理学的基石，还指出了一个道理：我们生存的世界与天上的繁星之间，一直存在着十分具体的联系。

　　直到今天，研究支配我们世界自然规律的物理学家、数学家，也时常把目光转向宇宙中寻找支持他们理论的证据。

　　理论物理学家、中科院院士周光召曾说：“天文学虽然是纯粹的基础研究，但是满足天文学研究所发展起来的技术，有很多确实是当今世界的高技术，因为天文学家研究的，是对非常微弱的信号的探测和处理等等。”

　　如他所说，天文学研究的需要促使了许多我们熟知的应用技术的诞生。比如，WiFi技术的最初版本，是为了高效传输射电望远镜的图像而发明的；GPS卫星导航系统的正常工作必须依靠原子钟克服相对论效应，而相对论的验证与天文观测密不可分；2009年，发明电荷耦合器件（CCD）的科学家获颁诺贝尔物理学奖，这种器件原本是一种接受天文图像的传感器，如今被广泛应用于图像传感……

　　兴趣驱动，数理基础

　　从专业学习的角度来看，虽然天文学研究的对象是“星辰大海”，但它也并非是一门完全“浪漫”的学科。在实际研究中，天文学研究者做的事并非大众想象的“看星星”那么简单。

　　康熙介绍，他的主要研究方向是星系形成和宇宙结构演化，做的事情概括起来，就是获取一些国内外观测得到的公开数据，使用计算机进行模拟分析，建立理论模型。

　　“比如研究银河系，建好模型后，我们会再通过高精度的观测研究其中的物质分布等，比对是否和理论预言相符。如果有偏差，再去思考是模型假设有问题，还是观测不精准，还是说银河系里存在一些特殊的现象是之前没有察觉到的。”康熙说。

　　据浙大物理学院官方公众号介绍，物理学院天文学科以天体物理方向为主，下设星系宇宙学、高能天体物理、系外行星、实验室天体物理等主要研究方向。

　　开展这些研究均涉及大量数据处理、公式计算、代码编写等工作。所以康熙提到，报考天文系的学生，要有比较好的物理、数学基础。在学习天文时掌握的分析思路和方法，即便学生毕业后选择其他行业，也会大有用武之地。

　　“但最重要的还是兴趣驱动。”康熙说，“天文学的发展本身，就完全是依靠人类对自然界的兴趣推动的。”

　　康熙表示，天文学以宇宙中的天体为研究对象，这意味着它研究的范畴很大，对于某个现象，可能一个天文学家倾尽一生也无法研究透彻。天文学试图回答的是一些基本且永恒的“终极之问”，比如，宇宙的起源、人类的位置、宇宙中是否存在其他智慧生命等等，对这些命题发出挑战，需要有一份对于自身、对于所处的世界强烈的求知欲、好奇心。

　　“为什么天文学适合做科普，是因为这些问题每个人都会关心，都值得去思考。”康熙说。

　　“所以，不管学生最后做不做天文，了解到宇宙的魅力，了解到天文现象背后的一些规律，满足自己的兴趣和好奇心，我想对于任何一个人来说，都是有意义的。”