[科普中國(guó)]-讀了天體物理學(xué)博士，為啥連處女座都找不到？

大家周末好呀！

很多人小的時(shí)候都有一顆太空夢(mèng)。仰望星空常常激起人們天馬行空的想象。“讀懂宇宙”是作者兒時(shí)的目標(biāo)，后來(lái)他一猛子扎進(jìn)科研圈，決定在天文學(xué)的海洋里遨游終生。

天文學(xué)就是拿望遠(yuǎn)鏡看星星嗎？“天文學(xué)家大多不會(huì)認(rèn)星座。” 下面這份來(lái)自天體物理學(xué)專(zhuān)業(yè)博士的介紹，或許可以讓你對(duì)天文學(xué)有新的認(rèn)識(shí)。

（**專(zhuān)欄中所涉及的內(nèi)容為嘉賓自身的經(jīng)歷，僅供參考，不同院校／專(zhuān)業(yè)／研究方向的博士在研究和生活方面都會(huì)有不同的體驗(yàn)喲**）

和其他所有專(zhuān)業(yè)一樣，很多人對(duì)我的專(zhuān)業(yè)也存在一些誤解。欣喜的是，隨著科普力度的加大，已經(jīng)很少有人把天文學(xué)和占星學(xué)搞混了。不過(guò)讓我無(wú)奈的是，依然有人會(huì)覺(jué)得我所在的專(zhuān)業(yè)（或者我本人）很會(huì)認(rèn)星座。

認(rèn)星座作為古代天文學(xué)家的必備修養(yǎng)的確不容否認(rèn)，因?yàn)楫?dāng)時(shí)他們需要肉眼找到星星，然后把望遠(yuǎn)鏡、六分儀之類(lèi)的儀器手動(dòng)對(duì)準(zhǔn)它們。今天的天文學(xué)家其實(shí)已經(jīng)不需要這樣做了——登陸某個(gè)望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)庫(kù)，輸入你想要的天體名字或者坐標(biāo)，點(diǎn)擊下載，坐在家里就可以得到它的各種觀測(cè)信息（比如光譜，測(cè)光，光變曲線等）。而整個(gè)過(guò)程你一顆星星也沒(méi)看到。

(登陸數(shù)據(jù)庫(kù)，坐在家里就可以得到各種觀測(cè)信息（比如光譜，測(cè)光，光變曲線等）)

于是，“會(huì)認(rèn)星座”，在今天逐漸變成了資深星空愛(ài)好者和天文攝影師的特質(zhì)。誠(chéng)然，也有一些天文學(xué)家是認(rèn)星高手，但那是因?yàn)樗麄兦『冒烟煳臄z影當(dāng)成自己的業(yè)余愛(ài)好。本文題目即是 對(duì)天文學(xué)家大多不會(huì)認(rèn)星座現(xiàn)象的自嘲。另外要說(shuō)明的是，天文學(xué)中只有“室女座”，而沒(méi)有“處女座” 。

(我們真的找不到“處女座”……)

另一個(gè)誤解，就是認(rèn)為我們?cè)趶氖潞娇蘸教旆矫娴难芯俊Ｊ聦?shí)上，天文學(xué)家普遍對(duì)衛(wèi)星和航天器略知一二，那是因?yàn)橛泻芏嗫臻g望遠(yuǎn)鏡的緣故。但基本上了解就止步于此了。因?yàn)樘煳膶W(xué)研究感興趣的天體大多遠(yuǎn)在太陽(yáng)系之外。

天文學(xué)研究包羅萬(wàn)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(tuán)、大尺度結(jié)構(gòu)和整個(gè)宇宙。時(shí)間尺度短至毫秒（暫現(xiàn)源如快速射電暴、脈沖星、伽馬射線暴），長(zhǎng)至百億年研究整個(gè)宇宙的創(chuàng)生、演化和死亡。

天文學(xué)作為一門(mén)科學(xué)，研究方法也離不開(kāi)理論與實(shí)驗(yàn)。只不過(guò)與其他科學(xué)不同， 天文學(xué)研究的對(duì)象無(wú)法人為干預(yù)，因此只能被動(dòng)地“觀測(cè)” 。根據(jù)觀測(cè)的“頻道”不同，觀測(cè)天文學(xué)可以被分為射電天文學(xué)、光學(xué)天文學(xué)、高能天文學(xué)，以上都指的是電磁波的不同頻率范圍。除了電磁波以外，還有宇宙線天文學(xué)，引力波天文學(xué)，中微子天文學(xué)等其他“信使”的天文觀測(cè)。每一種觀測(cè)頻道需要建造不同的設(shè)備，因此天文學(xué)家建造了射電望遠(yuǎn)鏡、光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、高能空間望遠(yuǎn)鏡、高能大氣切倫科夫望遠(yuǎn)鏡、引力波天文臺(tái)、宇宙線天文臺(tái)和中微子天文臺(tái)等各種天文設(shè)備。

(中國(guó)天眼，世界上最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡。圖片來(lái)源：圖蟲(chóng)創(chuàng)意)

在理論方面，有的人研究在天體物理極端環(huán)境下的基礎(chǔ)物理規(guī)律，我稱他們?yōu)椤坝埠死碚摷摇?。還有的理論家把各種已知原理和現(xiàn)象“拼裝”成“物理模型”，來(lái)解釋各種觀測(cè)現(xiàn)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計(jì)算（推公式）、蒙特卡羅模擬（我妻子每天聽(tīng)我說(shuō)的最多的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)就是“猛咔！猛咔！猛咔咔！”）、數(shù)值模擬等 。

簡(jiǎn)略地介紹完了我們學(xué)科，接下來(lái)我想講一下我個(gè)人博士期間的研究和生活經(jīng)歷。

“讀懂宇宙”是兒時(shí)的目標(biāo)

我是2016年博士畢業(yè)的?，F(xiàn)在已經(jīng)做了3年的博士后了。于我而言，能夠從事天體物理學(xué)方面的研究算是夙愿得償。我的外公是一名中學(xué)物理教師，小時(shí)候我的好奇心總能在他那里得到滿足，因此我對(duì)自然界的求知欲也就越長(zhǎng)越大。在初三的時(shí)候，我在母親單位的圖書(shū)室看到一本書(shū)，叫《圖解當(dāng)代科技》，它對(duì)宇宙學(xué)、相對(duì)論和量子力學(xué)做了個(gè)粗略的介紹。那時(shí)候的我仿佛從一扇半掩著的門(mén)縫里窺見(jiàn)了一個(gè)光怪陸離的奇境，一下就被吸引住了。心里暗暗立志： “我將來(lái)一定要學(xué)懂相對(duì)論和量子力學(xué)，也不枉在宇宙間走一遭了！ ”

在這個(gè)目標(biāo)的刺激下，我的學(xué)習(xí)成績(jī)，特別是理科成績(jī)，越來(lái)越好。終于考上了清華大學(xué)的數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)科學(xué)班。在這里，我系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了理論物理的基礎(chǔ)課程：“四大力學(xué)（《分析力學(xué)》、《統(tǒng)計(jì)力學(xué)》、《電動(dòng)力學(xué)》、《量子力學(xué)》）”，還選修了廣義相對(duì)論和量子場(chǎng)論等課程?？梢哉f(shuō)，剛剛進(jìn)入基科班時(shí)，每一個(gè)同學(xué)都做著理論物理和純粹數(shù)學(xué)夢(mèng)，但經(jīng)過(guò)四年的學(xué)習(xí)，大部分人都度德量力、認(rèn)清現(xiàn)實(shí)，對(duì)其他方向產(chǎn)生了“濃厚興趣”，我也是如此。在我看來(lái)， 理論物理如同攀巖競(jìng)速，而天體物理如同航海。攀巖只有向上，臂力最好的人永遠(yuǎn)在最上面；而航?？梢韵蚋鱾€(gè)方向，每個(gè)人都有發(fā)現(xiàn)寶藏的機(jī)會(huì) 。所以我在高年級(jí)時(shí)開(kāi)始選修天文學(xué)專(zhuān)業(yè)的課程，并且聯(lián)系了天體中心的天文學(xué)老師做本科生科研項(xiàng)目。

(天體物理如同航海，航?？梢韵蚋鱾€(gè)方向，每個(gè)人都有發(fā)現(xiàn)寶藏的機(jī)會(huì)。圖片來(lái)源：Pixabay)

后來(lái)我就隨著我本科的導(dǎo)師來(lái)到了中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所碩博連讀。我是因?yàn)闊釔?ài)而選擇物理專(zhuān)業(yè)的，因此只要熱情還在，繼續(xù)留在物理研究方向讀博就是自然而然的。 盡管我對(duì)我的專(zhuān)業(yè)如此熱愛(ài)，在讀博期間還是有很長(zhǎng)一段時(shí)間“幻想破滅”的感覺(jué) 。首先，我開(kāi)始接觸到科研的細(xì)節(jié)：代碼、算法、數(shù)據(jù)和近似公式……一切都變得瑣屑、繁雜、混亂，不像之前那么優(yōu)美了；其次，研究進(jìn)展的不順利，對(duì)文獻(xiàn)沒(méi)有充分了解導(dǎo)致做了長(zhǎng)時(shí)間的無(wú)用功。當(dāng)熱情之火減弱的時(shí)候，就會(huì)清晰地感覺(jué)到自己研究課題的超然世外和現(xiàn)實(shí)生活之間的撕裂感。

未來(lái)前途不定，塵世的壓力逐漸照進(jìn)理想世界。是否要回到現(xiàn)實(shí)世界，把那個(gè)奇境之門(mén)永遠(yuǎn)關(guān)在身后，這是那時(shí)我經(jīng)常問(wèn)自己的問(wèn)題。而且“發(fā)表文章”這個(gè)畢業(yè)的必要條件越來(lái)越顯得像一個(gè)不可能完成的任務(wù)。

研究過(guò)程從困境到轉(zhuǎn)機(jī)

為了跳出目前課題的困境，我向?qū)熣?qǐng)求出國(guó)聯(lián)合培養(yǎng)，換一個(gè)研究方向。我的導(dǎo)師特別好，毫不猶豫地同意了，并且還幫我聯(lián)系了英國(guó)大學(xué)的導(dǎo)師。于是我在碩博連讀的第三年到了英國(guó)開(kāi)始脈沖星方面的研究。到了異國(guó)他鄉(xiāng)，國(guó)內(nèi)瑣事被拋諸腦后，生活變得簡(jiǎn)單起來(lái)。早晨到辦公室，打開(kāi)電腦讀文章，編程，處理數(shù)據(jù)，晚上回到家做飯吃飯洗碗（大部分時(shí)間是室友做飯，在此鳴謝），周末提著個(gè)大購(gòu)物袋和室友去市中心買(mǎi)菜。周而復(fù)始的生活像一種“禪”。

(去泰國(guó)參加IPTA會(huì)議海報(bào)展示。)

我的心逐漸靜了下來(lái)，開(kāi)始漸漸地從科研的細(xì)節(jié)中發(fā)現(xiàn)一些美感： 比如搞清楚某個(gè)算法背后的思想；仔細(xì)讀懂一篇觀測(cè)和數(shù)據(jù)處理的文章，贊嘆于作者如何將每一個(gè)你能想到的細(xì)節(jié)都考慮到。

一年后，我回到高能物理研究所。我在英國(guó)期間寫(xiě)的論文接收在望，于是我的科研熱情又重燃了起來(lái)。特別重要的是，我認(rèn)識(shí)了我的妻子。她當(dāng)時(shí)在海南大學(xué)植物學(xué)專(zhuān)業(yè)讀博。于是我利用各種假日、假期的時(shí)間，坐火車(chē)不停往返海南和北京。雖然彼時(shí)發(fā)表論文、畢業(yè)依然壓在我心里，但從那時(shí)開(kāi)始，我人生中最長(zhǎng)的陰天結(jié)束了。有了同行者的陪伴，我決心繼續(xù)留在科研征程上。

博士畢業(yè)之后，我在導(dǎo)師和師兄的幫助和介紹下，到了香港大學(xué)從事博士后研究。在那里兩年的時(shí)間內(nèi)，我把研究方向從脈沖星的射電研究擴(kuò)展到高能天體物理，一口氣發(fā)表了8篇文章，徹底走出了博士期間的“文章饑渴癥”。我妻子和我一起在香港島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。一年之后，我們有了一個(gè)可愛(ài)的女兒。去年，我申請(qǐng)到了荷蘭一所大學(xué)的博士后職位，于是我們一家三口又跨越整個(gè)歐亞大陸，來(lái)到了郁金香的國(guó)度開(kāi)始了新的生活。我的研究方向又?jǐn)U展到了引力波?，F(xiàn)在，我們即將“故技重施”，迎來(lái)第二個(gè)孩子。

(在香港大學(xué)自習(xí)室連上了大彩電而感到興奮。)

讀了天體物理學(xué)博士，

未來(lái)可以做什么？

如果你對(duì)天體物理感興趣，甚至產(chǎn)生了讀一個(gè)博士的想法，那么我要對(duì)你說(shuō)：三思??！你做好沉侵在“臟亂數(shù)據(jù)”里的準(zhǔn)備了嗎？你做好每天擦去打哈欠擠出的眼淚，硬著頭皮讀論文的準(zhǔn)備了嗎？你做好看著周?chē)瑢W(xué)一個(gè)個(gè)發(fā)高水平文章，而自己一篇文章都憋不出來(lái)的準(zhǔn)備了嗎？你做好了看著大學(xué)同學(xué)年入百萬(wàn)而自己收入寥寥的準(zhǔn)備了嗎？

如果你已經(jīng)開(kāi)始讀博，并深陷困境之中。那我的另一個(gè)建議是，花點(diǎn)時(shí)間和心思在學(xué)術(shù)之外。以我自身的經(jīng)驗(yàn)而言， 帶我走出困境的不是科研方面不懈的努力，而是在學(xué)術(shù)以外的邂逅和由此帶來(lái)的生活改變 。人生的路很寬，學(xué)術(shù)只是其中一部分。

如果你熬到了博士畢業(yè)，并且已經(jīng)對(duì)科研沒(méi)了熱情，那么好消息是天體物理方向的就業(yè)前景像天體物理研究本身一樣寬廣。由于過(guò)硬的數(shù)學(xué)、編程和強(qiáng)大的學(xué)習(xí)和抗壓能力，我周?chē)耐瑢W(xué)拿到了各種各樣的工作offer，比如著名互聯(lián)網(wǎng)公司，金融公司，半導(dǎo)體公司。他們都有光明的前途。

(由于過(guò)硬的數(shù)學(xué)、編程和強(qiáng)大的學(xué)習(xí)和抗壓能力，我周?chē)耐瑢W(xué)拿到了各種各樣的工作offer。圖片來(lái)源：Pixabay)

如果你像我一樣，最終決定一猛子扎進(jìn)科研圈，在科學(xué)的海洋里遨游終生。那么我要恭喜你，你從事了自己熱愛(ài)的職業(yè)，圓了兒時(shí)的夢(mèng)想。你的全部時(shí)間都是自己的，而不必出賣(mài)一部分給別人換取金錢(qián)。

最后和你共勉：“ 搞好身體，顧好家庭，來(lái)日方長(zhǎng)！ ”

(女兒到辦公室探班)

作者名片

編輯：Yuki