“研究院成立后,下一步的目标肯定是招收本科生,建立天文系,建立完整的天文学学士、硕士、博士学位的人才培养体系。”

近日,浙江大学宣布成立天文研究所。 首任所长、求是特聘教授康熙告诉记者,研究院的成立意味着浙江大学在天文学学科体系化建设方面迈出了重要一步。

天文学作为“数理化天地”六大基础学科之一,在国内高校中长期处于“小众”地位。 天文学本身,就像它研究的天文现象一样,让很多人感到难以捉摸——它到底是一门什么样的学科?

小众专业逐渐升温

“欧美顶尖大学基本都开设天文学或天体物理专业,而我国天文学建设确实起步较晚。”康熙说。

然而,近年来,许多大学开设了天文系,天文学出现了升温的迹象。 在康熙看来,这与国民经济社会发展大势和加大基础科学研究投入密切相关。

政策方面,《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》等国家发展规划将天文学列为重点发展基础学科”。 与此同时,中国天眼“FAST”、高空宇宙线观测站​​、空间站巡天望远镜等国家重大科学工程的建设,对天文学领域的人才产生了大量需求。 这些在一定程度上促使了高校在天文学方面的努力。

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

目前,全国约有20所大学开设天文本科专业或设立天文系。 在教育部第四轮国家学科评估中,天文学学科等级为C-以上的高校有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、北京师范大学大学。

此外,一些大学,如浙江大学,设立了天文学或其子学科的硕士和博士点,并正在向“建设院系”的方向发展。

“目前浙江天文学规模还比较小,学科建设还在规划中。” 康熙说,浙江没有一所大学招收天文本科生,这意味着浙江的高等教育体系中没有真正的天文学科。 这对于一门基础学科的发展是非常不利的。

目前,浙江工业大学、杭州电子科技大学等高校虽然拥有一批从事天文研究的教师,但这些学校尚未形成完整的学科体系; 之江实验室在计算天文学等应用研究方面取得了突出成果。 但作为研究开发机构,它无法承担人才培养和学科建设的职能。

“要真正建设天文系,还有很多工作要做,我认为最重要的是壮大人才队伍,与各种体制机制配合。” 康熙说道。

最古老的基础科学

天文学并不是热门专业,但有些声音将这种现象归咎于天文学太“遥远”甚至“无用”,这其实是一个巨大的误解。

“自自然科学出现以来,天文学就是一门独立的学科,甚至可以说是最古老的基础科学。” 康熙说道。

天文学的历史几乎与人类社会一样古老。 《易经》写道,“观天文以观时变,观人文以改造世界”。 在古代,由“星辰”衍生出来的时间历法,提供了农业社会的基本运行规则。 科学随之而来。

在近代其他自然科学的发展中,天文学也做出了不可忽视的贡献。 例如,在《自然哲学数学原理》中,牛顿用行星运动定律论证了万有引力定律,并进一步推论出潮汐现象是地球和月球引力共同作用的结果。 这些结论不仅奠定了物理学的基础,还指出了一个真理:我们生活的世界和天空中的星星之间一直存在着非常特定的联系。

直到今天,研究支配我们世界的自然法则的物理学家和数学家经常将注意力转向宇宙,以寻找支持他们理论的证据。

理论物理学家、中国科学院院士周光召曾说过:“天文学虽然是纯粹的基础研究,但天文研究所研发的很多技术在当今世界确实是高科技,因为天文学家研究的是非常微弱的物体.信号检测和处理等”

正如他所说,天文研究的需求导致了许多我们熟悉的应用技术的诞生。 例如,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运行必须依靠原子钟来克服相对论的影响,而相对论的验证离不开天文观测; 2009年,发明电荷耦合器件(CCD)的科学家荣获诺贝尔物理学奖。 这种设备原本是一种接受天文图像的传感器,现在广泛应用于图像传感……

兴趣驱动,数学基础

从专业学习的角度来看,天文学研究的对象虽然是“星辰大海”,但它并不是一个完全“浪漫”的学科。 在实际研究中,天文学研究人员所做的事情并不像大众想象的“看星星”那么简单。

康熙说,他的主要研究方向是星系的形成和宇宙结构的演化。 概括起来,他所做的就是从国内外观测中获取一些公开数据,利用计算机进行模拟分析,建立理论模型。

“比如研究银河系时,建立模型后,我们会通过高精度的观测来研究其中的物质分布等,并比较是否与理论预测相符。如果有偏差,然后我们会考虑是否模型假设有问题或者观测结果不准确,或者意味着银河系中存在一些以前没有注意到的特殊现象。” 康熙说道。

据浙江大学物理学院官方公众号显示,物理学院天文系以天体物理方向为主,主要研究方向有星系宇宙学、高能天体物理、系外行星、实验室天体物理等。

开展这些研究涉及大量的数据处理、公式计算、代码编写等工作。 因此康熙提到报考天文系的学生必须有比较好的物理和数学基础。 在学习天文学时掌握的分析思想和方法,即使学生毕业后选择其他行业,也会有很大的用处。

“但最重要的是兴趣驱动。” 康熙说,“天文学本身的发展完全是由人类对自然的兴趣推动的”。

康熙说,天文学以宇宙中的天体为研究对象,这意味着它的研究范围非常大。 对于某种现象,天文学家可能穷尽一生都无法彻底研究它。 天文学试图回答的是一些基本的、永恒的“终极问题”,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。要挑战这些命题,我们需要有对我们自己和一切的深刻理解。 对我们生活的世界有强烈的求知欲和好奇心。

“天文学为什么适合科普,是因为这些问题是大家关心的,值得思考的。” 康熙说道。

“所以,不管学生最终是否做天文学,我认为对于任何人来说,了解宇宙的魅力,了解天文现象背后的一些规律,满足自己的兴趣和好奇心,都是有意义的。”

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