中国最大天文望远镜图片_中国最大的天文望远镜

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高考结束我要报志愿！面对各大高校眼花缭乱的专业设置，你有没有考虑过“仰望星空空”的天文系？今年，清华新成立的天文系引起了热议。

文/记者刘馨蔚编辑/纪晶晶

新媒体编辑/陈玄志

在很多人心目中，天文学是一个充满浪漫色彩的专业。每天拿着双筒望远镜去“阅读”我们头顶上最不起眼最美丽的星星空，成了很多同学报考天文系的最初动力。但实际上，天文学和你想的不完全一样。除了仰望星空空，还需要脚踏实地。

今年3月28日，清华大学正式宣布成立清华大学天文系。消息一经发布，立即引发网友热议。微博热搜量达1.5亿。其实除了清华，很多大学都有天文系。天文系研究什么？天文系和物理系是什么关系？

▲今年3月28日，清华大学正式宣布成立清华大学天文系(图片来源:清华大学官网)

天文学研究什么？

用中科院高能所研究员、“颜回卫星”首席科学家张双南的话说，地球大气层以上的部分都属于天文研究范畴。天文学是研究浩瀚宇宙中各种天体及其系统，它们的位置、分布、运动、形状、结构、物理状况、化学成分、相互关系及其起源和演化的科学，是最古老的自然科学之一。自古以来，人类就观察天体的运动，并将天象与日常生产活动联系起来。天文学的历史几乎和人类的历史一样长。

天文学经过几千年的漫长发展，已经成为一门内涵丰富的基础学科。“天文学是一门由观测驱动的学科，由两部分组成，一是天文观测，二是天体物理。”国家天文台研究员郭立军说。

古代人用肉眼观察恒星的活动，现在已经变成了天体测量。根据天文学的发展历史和研究目的，天体测量学是三个方向之一，研究和确定天体的位置和运动。

▲众所周知，“地心说”被哥白尼的“日心说”所取代。但实际上，古罗马天文学家托勒密观察总结的“地心说”理论，其实具有非常高的准确性。这张照片显示了太阳恒星的行星轨迹。(来源:维基)

天体物理学与天体测量学关系密切，“天体物理学与天体物理学”是南京大学天文与科学学院空的专业之一。天体力学也是一个早期的分支学科。时至今日，科学家仍在用牛顿万有引力定律和运动定律研究天体运动规律。天体力学也研究人造天体的运动，与航天、航海密切相关。受限于我们的观测能力，我们只能知道太阳系和少数恒星系统的力学。

▲科幻作家刘的《三体》源于天体力学中的基本力学模型“三体问题”，至今无法精确求解。(来源:有声书店)

天体物理学诞生于19世纪中期。当科学家发现太阳光谱中存在化学元素对应的谱线时，一个新的天文学分支出现了——我们需要了解恒星更深层的奥秘空。现在的现代天文学和天体物理学几乎可以划上等号，因为现代天文学是应用物理学等科学原理和现代技术方法探索天体的本质。天体物理学是观察和理论的结合。当观测天体物理学家得到观测数据时，理论天体物理学家就得提出一个理论来解释它，理论天体物理学家也需要观测数据来检验理论模型的正确性。

人们关注的有“流浪地球”(太阳物理学)、“星际”(黑洞)、“火星救援”(行星科学)、“ET”(外星信号)、田燕FAST(射电天文学)、颜回卫星(X射线天文学)、引力波、BIGBANG…都是天体物理学的研究对象，这听起来是一门很高级的学科，可以满足你研究恒星的需求。

▲星际中的黑洞，但是科学家还不知道真正的黑洞是什么样子。(来源:TrendinTech)

另一个值得一提的研究方向是天文文学史。一方面，天文学史是科技史中的一个方向，可以了解过去人类对天文学的探索及其所反映的社会文化现象(天文学和占星术有着共同的渊源)。此外，天文学文献的历史也为今天的天文学研究提供了宝贵的资料。我国天文学家、天文学史家席院士通过查阅古代文献发现，古代新星和超新星爆发的记录对今天的天文研究有很大影响。美国著名天文学家等人在撰写《20世纪天文学》一书时，只提到了中国一位天文学家的工作，即席的《古新表》。

此外，在天文学史的研究中还有一个特殊的门类——考古天文学，它运用考古学和天文学的方法，研究人类活动的天文解释，如巨石阵、金字塔等。，实际上是天文学史、考古学、人类学、统计学等学科的交叉。

天文学和物理学到底啥关系？

它与天文学的发展密切相关。时至今日，国内外很多大学的物理学和天文学仍然属于同一个系。比如上海交大的物理和天文在同一个系“物理与天文学院”。清华大学天文系成立之前，有一个附属于物理系的天体物理中心。

天体物理学能在短短100多年里发展如此迅速，很大程度上是因为20世纪物理学的两个理论突破，相对论和量子力学。随着基于量子力学原理的核物理和粒子物理的发展，天文学家解释了恒星的能量问题，从而建立了恒星结构和演化的标准模型，这是20世纪天文学的重大成就之一。

长期以来，科学家们一直在争论宇宙是膨胀模型还是静止模型。爱因斯坦的广义相对论揭示了宇宙的膨胀，然后发展了现在经常提到的宇宙学。这是在宏观层面上研究宇宙结构的形成和演化，其大尺度结构的分布等等。

因为这些研究都需要物理，所以宇宙学更像是介于天文学和理论物理之间的交叉学科。目前人类对宇宙最完美的认识是暴胀宇宙学模型。这就是把物理学中基本相互作用的统一和天文学中宇宙极早期演化的两个最基本的问题结合起来。

▲“大爆炸”留下的宇宙微波背景为我们了解早期宇宙提供了证据(图片来源:space.com)

50年来，人类对“无穷小”的粒子问题和“无限大”的宇宙问题进行了探索和研究。这里还有很多未解之谜，比如暗物质是什么？高能宇宙射线的能量是人工加速器的1亿倍，但其粒子加速过程未知。黑洞提供的极端引力场会怎么样？这些都需要大量的物理知识。

看来这和一般人认为的天文学相差甚远。如果你觉得自己物理不好，那就去观察总行吧！如果你想继承哥白尼、伽利略等伟大天文学家的衣钵去观星空，还是要学好物理。目前天文观测手段主要依靠电磁波，包括射电天文、红外天文、紫外天文、X射线天文、γ射线天文等。根据天体发出的电磁波波长不同。有中微子和引力波方法，还有结合各种观测方法。多信使天文学时代已经到来，学物理肯定不行。

▲澳大利亚望远镜紧凑型阵列(ATCA)是观测快速射电爆发(FRB)的有力工具。这张照片是望远镜和星系的合成图。(来源:upr.org)

所以天文专业在本科阶段的培养方案很大一部分和物理系是一样的。这两类学生都需要学习必要的数学工具(高等数学/微积分、线性代数、数学物理方法等。)、物理基础必修课(力、热、光、电磁学)和核心课(四大力学、理论力学、电动力学、热力学和统计物理、量子力学)。两者最大的区别在于，物理学专业的学生要学习大量与物理实验相关的课程，而天文学专业的学生需要学习基础天文学、天体物理学导论、观测天体物理学等课程。当然，不同的学校会根据自己的研究特点开设不同的天文学必修课和选修课。

国内哪些学校有天文系？

由于我国现代天文学研究起步较晚，长期处于落后状态。新中国成立后，整合了现有的天文教育和研究单位。1950年成立紫金山天文台，1952年成立南京大学天文系。他们是当时中国唯一的天文研究机构和教育机构。经过近70年的发展，这两个机构仍然是中国天文事业的重要力量。50年代末，先后成立了北京师范大学天文系和北京大学地球物理系天文系。20世纪70年代，中国科学技术大学天体物理学研究组成立。这四所学校与南京大学最早的天文系一起，成为中国最古老的天文研究基地。

▲高校第四轮学科评估结果。(来源:cdgdc.edu.cn)

现在国内很多学校都有天文系或者物理天文系。包括中国科学院、上海交通大学、厦门大学、中山大学(中国最早成立天文系)、云南大学、河北师范大学、西华师范大学、贵州大学。

如果毕业后想考天文学研究生，有很多中科院的天文台可以选择。一些高校设立了具有招生资格的天体物理中心，可以根据自己感兴趣的研究选择导师。如果想成为天文学家，完整的基础学习经历是一条相对容易的路。

“如果你想从事天文学研究，你必须有博士学位.”苟利军研究员告诉记者。他还特别提到，天文学研究已经进入大数据时代。除了基本的数学和物理能力，对编程也有一定的要求。事实上，90年代出生于南京大学天文系的苟利军，就为当时天文系的学生开设了计算机编程相关课程。虽然你学了这么多天文学和物理学的知识，但如果你读天文学博士，你可能会觉得自己是个“码农”。

保持对天文学的终身热爱

与其他学科不同，天文学仍然有机会以非专业人士的身份参与天文研究。如果是其他学科，业余学者往往被视为“民科”。而从事天文研究但非其他学科出身的人，仍然可以成为“业余天文学家”，也就是说，喜欢观星的天文爱好者也可以帮助天文学的发展。

受益于科技的提升，天文爱好者可以有效补充专业天文学家无法或无暇顾及的领域，如时域天文观测、大数据人工分析、数据挖掘等。天文爱好者对临时源的科学研究贡献最大，如超新星爆发、太阳系小天体回归等。由于这些天象无法提前预测，也不是大型设备的强项，天文爱好者有用武之地。他们用自己的“专业”设备，发现了很多天文现象，甚至“超级地球”。如果喜欢天文摄影，可以参加业余程控天文台的工作，一般不涉及科研。

▲即使没有望远镜，热爱天文学也会有所收获(图片来源:Ars Technica)

各种时域天文测量项目产生海量数据，必须用计算机进行研究。天文学家可以在专业天文学家的指导下人工分析大数据，也可以使用空备用计算资源辅助专业天文学家处理大数据。前者参与人数相对较多，寻找小行星、星际尘埃等。可以通过对大量照片进行分类找到。中国的虚拟天文台也有超新星搜索项目，公众可以参与。虽然国内天文爱好者参与国际项目的比例不高，但已经有了很多杰出的发现。

出品:科普中央厨房

监制:北京科技报|科学加客户端

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