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他们为什么爱上基础学科

2021年01月26日来源:光明日报

星空下的北师大慕士塔格五十厘米光学望远镜。杨雳鹏摄/光明图片

2020年末,北京师范大学天文系讲师林琳和北京大学天文系在读博士张春风、中国科学院国家天文台助理研究员王培等联合研究团队利用中国天眼FAST开展的一项“追光”研究,同时入选《自然》《科学》杂志年度十大科学发现。

对于很多人来说,我们也许会被浩瀚无垠的宇宙和满天的星斗所吸引。但是,真正从事天文学研究,绝不是浪漫主义的看星星。如何爱上科学?如何从天文爱好者到天文研究者?如何从兴趣到志向,则是一个跨越。

■天文学是人类最具野心的科学,其数据点的不足与理论的不确定,或许只是反映了人类技术能力的孱弱、人类文明历史的局限、人类基础物理知识的浅薄,但同时也反映了人类以渺小之躯挑战宇宙奥秘的倔强。能为这丝倔强添上些许绵薄之力,每一个天文学研究者都应为自己从事的伟大事业而感到自豪。

■在做天文学研究的过程中,每一次小小的突破,哪怕只是几行代码成功运行都会使我有说不出的兴奋。物质上清苦一点,可换来的是精神上的满足,值得!或许这就是心底那些关于星空的问题在指引着我吧,也许这就是习总书记说的不忘初心吧。

■科学应该是一群心中充满热情而不落世俗的人的游戏。不能说搞研究就是一生清贫,只是说没有“赚大钱”的机会。但是,做研究可以获得其他任何一件事都无法获得的成就感和幸福感,试问:有什么事情能比发现一个宇宙中的奇特天体或现象、解释宇宙的起源与发展、预测宇宙的未来更有成就感呢?当一个天文研究人员在思考问题的时候,身边的一切可能都暂时显得不那么重要了,这可能就是所谓的“精神财富”。

对星辰大海的向往,是需要我们对赖以生存的太阳系、银河系和河外星系、整个神秘宇宙的热情,需要以人类渺小之躯挑战宇宙奥秘的倔强。

“追光”团队,高光背后有着怎样的成长经历?我们邀请“追光”研究者之一北京师范大学天文系讲师林琳、北京师范大学天文系教授高鹤、北京师范大学天文系本科生蔺是杰,谈谈他们在天文学研究的道路上,兴趣是如何被激发?遇到怎样的波澜?支撑他们坚持下去的是什么?对青少年而言,又有怎样的启示?

“每次仰望星空的时候,它们都会冒出来在我的心头抓两下”

记者:兴趣的缘起,是意外是被动接受还是自然而然?

林琳(北京师范大学天文系讲师):我兴趣比较广泛,小时候最喜欢读凡尔纳的科幻作品,崇拜里面的博物学家,他们无所不知无所不晓,我也想成为那样的人。后来慢慢认识到在某一方向的深入研究比面面俱到更符合现代科学的发展要求,但是具体要投身哪一学科的研究并不确定,天文在众多选项中并不突出。到高中读了一本介绍恒星一生的科普书《千亿个太阳》,深深被宇宙的奇妙所震撼,对天文学的向往有所增强。高考报志愿的时候,综合其他因素,包括考场发挥、离家距离等便报了南京大学天文系。最终也很幸运地开启了天文学研究之路。

高鹤(北京师范大学天文系教授):我出生在一个小城市,在上大学之前,根本不知道还有天文学这样一门学科,更不知道天文学的具体研究内容是什么。不过,出生在经济欠发达地区的好处是,城市化建设缓慢,灯光污染少,空气污染更少。尤其是东北的冬天,很冷,但是夜晚的天很干净,没有云,我常常被满天星斗所吸引,总感觉那一闪一闪的星星在说着些什么,也总会自然的思考这些星星都是怎么来的,宇宙是怎么来的,这些算是人最原初的好奇心吧。这些问题一直埋在那儿,每次仰望星空的时候,它们都会冒出来在我的心头抓两下。高考的时候,并不知道该学什么专业,只知道要尽量考上名牌大学。就这样,我阴差阳错地进入北京师范大学天文系,开启了自己11年天文学的学习。

蔺是杰(北京师范大学天文系2018级本科生):我正式了解到天文这一学科还是在高二的时候。但更早之前,我就燃起了对科学的探索欲望。上小学时,父母给我订阅很多专门写给孩子的科普杂志,初中到高一,我接触了各种各样的科普书,比如有关量子力学的科普书《上帝掷骰子吗?》,陆埮院士写的讲述中子星、伽马射线暴和宇宙学的科普书《奇异的星星》,还有天文入门神书《天文学新概论》《天文爱好者》等杂志。

我的高中数学老师对我的影响很大,他推荐我们读《费曼物理学讲义》。在和老师单独交流的时候,老师对我说他认为我是班里最可爱的学生之一。因为他观察到我对数学、物理和天文这些基础学科的喜爱,在他心里,这种对自然科学的向往是“可爱”的。对于一名刚刚开始认识到自然科学美丽的孩子,我也大受鼓舞,更坚定了自己对数学、物理和天文的追求。

一次班会,老师讲到了赤子之心,现行的翻译是人心地纯洁善良。但老师说,赤子之心也可以理解为当你热爱某件事物到极致的时候,你就像孩子一样,对这个事物充满了好奇与向往,甚至可以忽略周围的一切。我当时听到后便很有感触,近几年的本科学习更是不断加深了我对它的理解,我深刻感受到当热爱天文到了一种地步时,真的就像孩子似的,深入其中,无法自拔。

“没有成功是一帆风顺的,都要经历不同的磨难和考验。不管是一次次的失败,还是长久的平淡,都是量的积累,期待质的飞跃”

记者:走向成功不会是一帆风顺的,在不断向理想推进的过程中,中间经历过什么?会后悔自己曾经的选择吗?

林琳:在2020年以前的十多年里,磁星们一直比较低调,没有可以震动到天文学其他领域的事件。我坚持着观测,做些人类认知宇宙过程中不痛不痒的工作。这次探测到快速射电暴的磁星是2014年发现的,从那时起我就开始关注它,记录分析它的每一次爆发活跃期,没有太大的波澜。平淡久了,很自然地会对自己的选择产生疑问,我做别的会不会更好?但是这些想法都是一时脑热,过两天冷静下来就恢复之前的平静了。

没有成功是一帆风顺的,都要经历不同的磨难和考验。不管是一次次的失败,还是长久的平淡,都是量的积累,期待质的飞跃。如果新的方向遇到困难怎么办?再换一个吗?如果“慧眼”“天眼”项目团队在困难面前畏惧了,我们就放弃自己的“眼睛”了吗?继续跟着欧美跑?别人嚼过一遍的食物,主要营养都没有了。

高鹤:对天文学科的认识,我有一个很大的转变过程。天文学本身是一门观测现象驱动的科学,最初的学习基本都是以概念介绍为主,使得我产生了一个错觉,天文学更像文科,而不是传统的数理科学。我对文科一向又是比较抵触的,这一情绪曾一度影响,甚至差点使我彻底放弃了对天文专业知识的学习。

随着学习的不断深入,我朦朦胧胧地意识到,天文学研究还是有物理基础的,不过总感觉其中的很多理论非常玄幻,经常建立在对几个数据点的分析之上。这种认识一直持续到博士阶段才得到了彻底的改变。或许是因为一线科研经验的积累,我突然明白了天文是地地道道的理科。天文学研究的初心,是利用人类已知的基本物理理论,通过严谨的数学推理,去理解浩瀚无垠的宇宙,以及宇宙中所有的组成部分。天文学是人类最具野心的科学,其数据点的不足与理论的不确定,或许只是反映了人类技术能力的孱弱、人类文明历史的局限、人类基础物理知识的浅薄,但同时也反映了人类以渺小之躯挑战宇宙奥秘的倔强。能为这丝倔强添上些许绵薄之力,每一个天文学研究者都应为自己从事的伟大事业而感到自豪。

蔺是杰:在我眼里,像量子力学、微分几何与广义相对论或者宇宙学,都是“不容易”的学科。这里的“不容易”是指需要下功夫才能学得懂、学得深入,而能否在天文这一学科下很多功夫去理解这些不容易理解的知识,的确需要真心喜欢这个学科,并且相信自己中途必然不会放弃。

对于我们本科生来说,还有一部分困难来源于升学压力,若要未来成为一名科研人员,需要我们向更高的层次迈进,比如去不同的研究院校感受不同的学习氛围,必要时甚至需要去国外深造。这一切不是仅仅靠对天文的一腔热血就能完成的,还需要一定的成绩或成果的证明。但目前来说,我个人觉得这些压力对我来说都是正向的,没有让我有任何退缩或终止的念头。



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