大家週末好呀！
在你的印象中，天文學的研究人員都在做些什麼呢？他們是天氣預報員，還是占星大師？事實上，他們既不懂占卜，也不預報天氣，他們的主要任務是看月觀星，一邊探索宇宙奧秘一邊努力養活自己……今天這位博士就來自天文學領域，他將為大家全面介紹天文學專業的研究內容，以及如何進入這個學科，希望能給未來想研究天文學的同學提供一些建議。
（**專欄中所涉及的內容為嘉賓自身的經歷，僅供參考，不同院校／專業／研究方向的博士在研究和生活方面都會有不同的體驗喲**）
多年前，有個學天文的研究生對我說，其父的朋友得知其在紫金山天文臺讀天文研究生，問：這個天文臺是不是做天氣預報的？
……沒錯，很多人以為天文學研究人員就是做天氣預報的。
這個也不怪大家。當年，被譽為“科學之父”的泰勒斯，被人嘲笑為窮鬼，於是他夜觀天象，預測那一年橄欖會豐收，然後租了附近所有榨油機。結果，他靠著高價轉租榨油機賺了一大筆，還特意到嘲笑他的人面前炫耀了一番。這個故事說明，研究天文的人是有天氣預報的能力的。但嚴格說，儘管泰勒斯也研究天文學，他的這項技能卻屬於天氣預報學，不算天文學。
如果只是被認為有天氣預報的能力倒也罷了，就怕有人認為我們會算命：你不是研究星座的嗎？能不能幫我算算今年的運勢啊？抱歉，我要有這項技能，當年早就去炒股了。
但說實話，確實有不少著名天文學家兼職算命，比如，富甲一方的第谷就熱衷用占星術給人算命；開普勒曾經因為生活所迫，也搞過占星術。但他們算命的成就沒有流傳下來，天文方面的貢獻卻是不朽的。
No.1
天文的研究對象
上面說過，天文學家不預報天氣，也不算命。那麼天文到底研究什麼呢？一句話，天文學的任務是：看太陽、看月亮、看星星。
在我們太陽系內，有太陽、月亮、大小行星、彗星與衛星。在太陽系外，有很多恆星與恆星殘骸（白矮星、中子星與黑洞），以及環繞其中一部分恆星的“系外行星”。太陽與周圍幾千億顆恆星構成銀河系；宇宙中還有其他無數星星各自會聚，構成大量類似於銀河系的星系。有些星系中心的巨大黑洞快速吸食周圍的氣體與塵埃，形成"活動星系核"。
以上所有，都屬於太陽、月亮與星星及其會聚成的團體。天文學研究的就是它們的位置、運動路線、物理性質，還有它們的出生、變化與死亡以及這些過程發出的各種各樣的信息。至於宇宙中的那些分子云，算是孕育恆星的育嬰室；瀰漫在宇宙中的“宇宙大爆炸”的輻射餘燼，則是宇宙學的研究對象。
No.2
天文的研究手段
除了黑洞之外，天體要麼發出光，要麼反射光。光，是天體給人類的最容易接收的信息。長期以來，人們只能觀測肉眼可見的那類光——可見光。
觀測可見光的方式一開始當然是用肉眼。1609年，伽利略用自己製造的天文望遠鏡觀測星空，從此人類進入了天文望遠鏡時代。直到今天，接收可見光的天文望遠鏡依然是天文觀測中的最重要的幾個主力之一。我們熟知的哈勃太空望遠鏡觀測的對象也主要為可見光。
哈勃太空望遠鏡拍攝的名作《創生之柱》。儘管絕大部分天文學家並不是星空攝影師，但天文學家使用的頂尖級別望遠鏡卻可以拍攝出最美麗的天文圖 | NASA/ESA, Hubble Space Telescope
除了可見光望遠鏡之外，天文學家與工程師們還設計、製造了紫外望遠鏡、紅外望遠鏡、射電望遠鏡、X射線望遠鏡與伽瑪射線望遠鏡，分別觀測天體發出的紫外線、紅外線、射電輻射、X射線與伽瑪射線，這些輻射與可見光共同構成了“電磁波”這個統一概念，換句話說，它們都是某個波段的電磁波。
除了電磁波之外，有些天體還會發出強烈的宇宙線、中微子、引力波。比如：太陽在不斷髮出大量中微子；太陽上劇烈的爆發過程會發出大量宇宙線；有些超新星爆發會也會發出大量中微子與宇宙線；黑洞與黑洞併合、中子星與中子星併合以及黑洞與中子星併合都會發出強烈的引力波。宇宙線、中微子、引力波與電磁波一樣，都攜帶著天體內部的重要信息，甚至是原始的重要信息，因此對於這些信息，天文學家自然會說：我全都要。
為了那句“我全都要”，天文學家、物理學家與工程師設計、製造出宇宙線探測器、中微子探測器與引力波探測器。其中，宇宙線探測器於1912年在5300米高山上首次探測到宇宙線；中微子探測器在1987年首次探測到銀河系外發射過來的中微子，引力波探測器在2015年首次探測到兩個黑洞併合發出的引力波。
天文雖然是觀測學科，但也需要大量的理論分析與計算 ，因此雖然有的天文學家一輩子都沒摸過望遠鏡和其他觀測儀器，卻依然是合格甚至傑出的天文學家，他們是理論天文學家。理論天文學家的主要工具是紙、筆、黑板/白板，個人計算機或超級計算機，別人開發的程序或自己開發的程序。對於想成為理論天文學家的人而言，過硬的數學、物理與編程的能力，是必不可少的技能，也是必修課。
當然，從事觀測工作的天文學家也需要有編程方面的（強大/很強大）技能，以處理各類觀測數據。
No.3
我的天文之路
作為天文研究大潮中渺小的一員，我的天文成就雖然微不足道，但我希望自己能夠為後來者提供一些建議。
我對天文的興趣始於小學畢業的暑假，如果我不是在四五歲時把我爸珍藏多年的那麼多本《十萬個為什麼》都撕光，這個時間應該會提前幾年。在小學畢業那年暑假，我在一箇中學的圖書館一口氣看完了卞德培先生寫的《神秘的宇宙》。當我看到木星附近兩個小行星群和木星構成一個幾乎等邊的三角形，穩定前進，符合三體運動穩定解的那一部分時，被深深震撼了。
我本科期間的專業是工科。大三時，我選修了一門天文選修課，給老師留下了深刻印象，他建議我去讀天體物理研究生，而我當時卻更鐘情數學和理論物理，沒有采納這個建議。但幾經曲折之後，我最終還是進入了天體物理這個領域。還是逃不過“真香定律”啊。
讀研期間，我主要研究超新星有關的領域。期間也遇到過挫折。後來終於在大量閱讀的基礎上，看到了某個超新星能源理論的缺陷後，立即想到了可以解決這個缺陷的方案，很快就將論文完成，投到美國 The Astrophysical Journal（《天體物理學雜誌》，ApJ）後僅9天就收到審稿人的高度評價，迅速發表。這是我在天體物理方面的第一篇英文論文，後來被哈佛大學小組多次引用，論文裡面提出的修正方案也被哈佛大學小組寫入其模型程序包裡。
有了第一篇論文打底，後面的局面也就打開了，也順利進入博士階段，期間到國外聯合培養一年半，然後於2018年回國拿到博士學位。到現在為止，與合作者一起寫了20多篇論文，大部分已經發表在ApJ。對於所有想讀天文專業的學生，我能說的就是：遇到困難時，要有好的心態，堅持下去，就有轉機，實在沒有出路，大不了換專業。如果真的喜歡這個學科，請熱愛它，並努力地去研究它。
No.4
怎樣才可以從事天文研究？
當然是先進入一個天文本科專業或者研究生專業啊！和其他學科一樣，在大學或者研究所接受系統而紮實的訓練，是進入天文專業的最可靠途徑。
我國現在有十幾所大學招收天文本科生，其中擁有最好的天文系的大學有三個（按照英文首字母排序）：北京大學、南京大學、中國科技大學。至於這三個大學的天文專業，哪一個是全國第一，我個人覺得這是一個無解的問題，因為三個大學都有人認為自己學校的天文系全國最強，而且事實上這三個也是各擅勝場。
除了上述擁有最強天文系的三所大學之外，國內招收天文本科的大學還有（不分順序）：清華大學、北京師範大學、廈門大學、中山大學、雲南大學、中國科學院大學、上海交通大學、河北師範大學、西華師範大學等。
有些大學雖然尚未建立天文系或者“物理與天文系”，但卻開設天體物理中心或天體物理研究所，或者在物理專業中開設天文班，培養天文類學生，如：武漢大學、華中師範大學、上海師範大學、廣西大學、廣州大學、天津師範大學等。對於熱愛天文的高中生，可以綜合自己的學習成績與對學校的偏好來選擇報考的大學。
而對於想成為國內天文研究生的學生，可以選擇的目標更多。首先，上面列舉的絕大部分大學都有天文研究生專業；此外，還有中國科學院系統的各大天文臺與研究所可以去：國家天文臺、高能物理研究所、紫金山天文臺、上海天文臺、雲南天文臺、新疆天文臺等。這些天文臺與研究所都有各自的特點，大多數有很強/非常強的科研實力。如果想學習製造天文望遠鏡有關的天文光學技術，中國科學院的南京天文光學技術研究所、長春光學精密機械與物理研究所等研究所則是非常好的選擇。
申請出國讀天文本科或者博士，也是一個不錯的選擇。國外好的理工類大學大多數有天文學專業，有些人文為主的好大學也有天文本科專業。只要花點時間就可以瞭解到一些重要信息。
最後，要對那些已經成年的讀者說的是，天文雖然是一門科學，但也是一門浪漫的學科：四五千年前，美索不達米亞的蘇美爾人白天放羊、晚上看星星，把天上的星星想象為天上的羊群；三四千年前，古巴比倫人劃分出了十二星座，流傳至今；現在，各種各樣強大望遠鏡得到絢麗多姿的星雲與星系圖。
80釐米F4 GSO 反射望遠鏡安裝 Canon EOS 550D 相機拍下的 NGC2237，即著名的“玫瑰星雲”| Andreas Fink/Wikimedia Commons
如果你學了天文學，再學一點詩詞歌賦，那你就可以陪著自己喜歡的人“看雪看星星看月亮，從詩詞歌賦談到人生哲學”了。
致謝：感謝我父親王允良先生當年沒有因為我撕了他的那套書而揍我，讓我可以以正常的智力從事科研；感謝我妻子鄒莎莎閱讀了全文並發現三處筆誤。
作者名片
排版：Yao
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果殼
ID：Guokr42
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