“以星空大海為征途”，高校冷門專業天文學升溫了嗎？

澎湃新聞記者 張依琳 復旦大學新聞學院記錄中國團隊成員 高蕾

驅車往返於城區和郊野，徹夜未眠的拍攝，數小時的繁複後期……M8礁湖星雲中的氣體雲與星際塵埃終於被解析在眼前。這張絢麗的深空攝影作品，出自於一位剛畢業的高中生之手。過去十年，作為天文愛好者的吳思哲一直將天文學家的夢想埋在心底。今年9月南京大學開學，吳思哲離夢想又近了一步。

透過考試成功入圍天文學拔尖計劃，即將步入自己夢想的校園學習熱愛的專業，吳思哲表示“初中定下的目標終於要實現了”。在外界看來，這個“以星空大海為征途”的專業的確有些寂寞和高冷。儘管南京大學天文與空間科學學院是全國高校中歷史最悠久、培養人才最多的天文學專業院系，但目前，國內開設天文學本科專業或成立了天文系的高校僅有十餘所。

過去，天文學一直被視作是理想主義者的選擇，抬頭望向月亮的代價似乎就是失去地上的六便士。但近幾年，隨著國家對基礎學科加大投入和更多天文空間專案的建成，國內天文學人才需求進一步上升。國內天文學教育雖然起步較晚，但目前正進入一個高速發展的階段，各個高校陸續建立天文學專業，高考報考中傳統冷門的天文學專業似乎將迎來走熱的機會。不少專家學者也表示，隨著國家實力的增強，科研領域不斷髮表出世界領先的成果，天文學作為一門不可或缺的基礎科學，在高校興起將成為一種趨勢。

吳思哲的深空攝影作品。 本文圖片均由受訪者提供

追隨天文的十年：借望遠鏡與紅外相機撫觸星雲

小學時，吳思哲就表現出了對天文學的興趣。吳思哲的父親回憶道，“最開始的興趣是由紀錄片引起的，比如央視播出的《斗轉星移》《瞭解宇宙如何執行》等，他幼兒園起就喜歡看這些。”

小學三年級和父親第一次參加雲南省天文愛好者協會的活動後，吳思哲便開始觀測各類大小天象：日食月食、金星凌日、行星衝日······“小時候我最熱衷的事，便是用自己那臺小小的米德ETX90（一款適用於初學者的天文望遠鏡），去看月球表面的溝壑、土星美麗的光環、木星淡淡的條紋與金星細小的相位變化。”吳思哲回憶道。天文的神秘令吳思哲著迷，宇宙中的現象千奇百怪、壯闊而美麗，卻又是真實地存在於這個世界上的。“我想要了解浩瀚的星空，瞭解這個世界。”

到了高中，吳思哲成了更資深的天文愛好者。“隨著更多的知識積累，我漸漸感受到了隱藏在天文中的科學精神——天空中相互繞轉的雙星與下墜的蘋果竟然遵循著相同的規律；天文學家僅靠觀察空中闇弱星點的光譜，便可以知道遙遠恆星的溫度與大氣元素，知曉它的過去與未來；宇宙中無數光陸怪離的現象正在被理論一一解釋·····”吳思哲在某次觀測記錄中寫道，美麗的行星、縹緲的星雲、壯闊的星系是天文外顯的、感性的美，而天文最吸引他的地方，在於現實與規律、感性與理性的完美融合。

在雲南師大附中的大觀天文社，吳思哲遇到了兩位非常志同道合的夥伴。三人一起籌辦社內的理論課和日常觀測，一起備考天文學競賽，一起從零開始學習深空攝影，跑遍了雲南省內的羊街鎮、螃蟹箐、轎子雪山等地“出攤”拍攝。

大觀天文社第16屆社長熊浩宇介紹，雲南師大附中的大觀天文社成立於2006年，是師大附中眾多社團中成立時間較早、規模較大的老牌社團。傳統設有天文理論課、日常觀測、石林觀星、天文臺參觀等活動。

大觀天文社曾有天文攝影這一專業性極強的活動，但未能延續。吳思哲三人從最開始的系統適配、裝置接線、拍攝及後期流程開始學，把坑都踩過了一遍，重啟了大觀天文社的這項活動。吳思哲說，“每三月一次的‘出攤’是我高中生活中最期待的事。當遠離光汙染，抬頭望見城市中闊別的燦爛星空，實在是人生不可多得的震撼與感觸。而天文攝影能將隱藏在星點中闇弱的星雲、星系解析在你的眼前，並將這一份感觸記錄、儲存下來，更是不可多得的幸運。”

吳思哲與天文社夥伴一起進行觀測活動。

社團活動堅定了吳思哲學習天文的信念，歷任社員中也有許多人走上了天文科研的道路。第15屆天文社社長蔣昊昌表示，由於2015年國內大學天文系發展進入一個高速期，天文社從13屆開始每年都有社員報考天文專業。

如今，被南京大學錄取的吳思哲回想起高考，仍記得自己進入考場前的最後幾分鐘，再望了一眼師大附中天台上的天象蛋的身影。今年7月拿到南京大學的錄取通知書時，吳思哲感慨道，“中學時立下的目標終於實現了。我想為天文學的發展奉獻自己的一生。”

南京大學錄取通知書。

“天文科研不只是看星星，也要寫程式碼”

事實上，天文學作為愛好和專業有很大區別。南京大學天文與空間科學學院副教授羅新煉對澎湃新聞表示，從天文愛好者轉變為天文科研人員，需要把興趣轉變為志趣，這樣才會樂在其中。

“大家以為天文學家是看星星，其實兩百年前的天文學家才是這樣的。近一百年來隨著相對論和量子力學的發展，天文學已經變成了一個非常嚴肅、非常精確的科學。我們的日常工作就是公式計算、論文和程式碼。”在中國科學技術大學天體物理研究生馬瀟漢看來，天文作為研究是一件快樂的事情，但並不是作為愛好的低門檻和純粹的享受。“它可能是一種折磨，折磨之後再給你一種無與倫比的享受。”

今年畢業於南京大學天文學的鄧雲未也將自己大學期間的專業學習總結劃分成三等份：看文獻，寫程式碼和寫論文、專案申請書。鄧雲未說，“天文學科研主要分做觀測、做模擬和做理論。除非是專門負責執行望遠鏡的人員，否則實際觀測的時間並不多。”

在中國科學技術大學天文系教授蔡一夫看來，我國的天文學教育還需要增加更多的實踐活動，讓同學們不侷限於公式的推演和資料的模擬分析。馬瀟漢稱，自己本科期間有很多次觀測的機會，但大多是出於興趣參與而非研究需要。鄧雲未也提到，自己主要負責對觀測資料的處理分析和理論模型的構建，很少親自操作觀測，“一個為期幾十個小時的專案，我只需要花一個下午把觀測設計好並提交到天文臺，專門執行望遠鏡的人員會負責把資料拍好給我。”

除此之外，羅新煉表示，學習作為“長線”學科的天文學，學生在物理、計算機、數學、英語方面的基礎十分重要，且需要在本科及以後經過長期的學習及科研訓練才能成為一個非常優秀的職業天文工作者。

以南京大學天文與空間科學學院本科人才培養方案為例，方案指出天文學專業下設天體物理、天體測量與天體力學兩個學科方向，核心課程有天體力學基礎、理論天體物理、球面天文等。方案也提到，數學和物理課程是天文學專業的重要知識基礎，計算機知識是必不可少的重要工具。另外，因為當前天文學研究的國際化程度很高，本專業對學生的英語能力也有較高的要求。

馬瀟漢也介紹，事實上，本科期間天文學與物理學有很多相同的課程，且天文學本科生的計算機能力要求並不會比計算機專業的學生低太多。

經歷了大學期間的計算機、數學課程等各方面的訓練，也有不少天文學的畢業生最終選擇成為程式設計師或金融分析師。根據《2021年南京大學天文與空間科學學院就業質量報告》，南京大學的天文與空間學院的2021年畢業生資料顯示，本科畢業生境內外升學深造佔比超七成，畢業研究生簽約就業佔比超六成，總體來說選擇升學深造的約一半左右。選擇就業的畢業生中多選擇事業單位（含高等教育單位、中初教育單位、科研設計單位）和企業單位。

國內天文學教育發展，“長線學科”逐漸升溫

天文學與數學、物理學相比，儘管都屬於基礎學科，但是存在感一直較低。

我國天文學教育起步較晚，尤其在天文技術與儀器方面與國外尚有差距。馬瀟漢表示，基礎學科的發展需要一代一代的學術傳承、百年尺度的學術環境積累。我國第一批自主培養的博士畢業於1983年，研究生培養也較為年輕。目前，我國開設天文學本科專業或成立了天文系的高校仍不足二十所，大部分學校專業開設不全。

同時，天文學作為一門以觀測為基礎的學科，需要研究者瞭解並參與到實測中，因此教育、科研的發展非常依賴於觀測裝置和儀器。“早期中國的天文學研究者要靠申請使用其他國家的望遠鏡，或者從網上下載別國望遠鏡公開的觀測資料。我國近些年才有兩米級口徑的光學望遠鏡，在天上的望遠鏡目前也還只有‘悟空’號一個。”中國科學技術大學天文系教授袁業飛對澎湃新聞表示，“有了自己的世界領先的望遠鏡，就能夠做出世界領先的成果。比如現在‘天眼’不斷地有世界領先的成果發表。”

除了“天眼”，諸如“羲和號”、大視場巡天望遠鏡等更多天文和空間專案的建成，也進一步增加了對天文學人才的需求。2014年郭守敬望遠鏡、500米射電望遠鏡FAST等大科學裝置的建設和深空探測工作不斷推進，科研人才的缺口初步凸顯。隨後幾年，更多大科學裝置收集的海量資料也亟需大批優秀天文學家、物理學家去分析。

近幾年，國內對教育的投入持續加大，新的學校如雨後春筍一樣湧現出來，許多國際青年學者也選擇回到國內高校任職，基礎科學領域發展的速度很快。南京大學天文與空間科學學院教授陳鵬飛於《中國國家天文》撰文稱，從1999年至2020年，國內平均每年增加一所高校成立天文系，全國天文專業本科招生數從1994年的28人增長到了2018年的208人。2018年的基礎學科拔尖學生培養計劃在原有五個學科（數學、物理學、化學、生物科學、計算機科學）的基礎上，增加了天文學等12個學科，讓作為基礎學科之一的天文學更加受到了重視。

同時，部分高校透過與天文臺合作的方式實現科教融合，如紫金山天文臺掛牌成為中國科技大學的人才培養單位，使得中國科技大學能夠與其共享天文裝置與天文技術方面的人才。

另外，袁業飛談到，過去，天文學作為一門“長線學科”，掣肘其發展的一直是資金問題。“天文是一個非常基礎、非常‘沒有用’的學科，短期內沒有明顯的經濟效益。”相較而言，應用性學科的科研成果轉化率更高，能從企業獲得投資，更多吸納社會資金，而基礎學科則幾乎完全依靠政府資金支援。

但在袁業飛看來，這並不表示天文是一個真的“無用”的學科，天文學的發展能夠帶動許多有用的技術。蔡一夫也舉例介紹，目前手機數碼相機的核心成像部件CMOS的前身CCD，最早是因為天文學的光學成像需求而發展出來的，因相機鏡頭而知名的蔡司公司最早也是做天文望遠鏡的。袁業飛補充，建造天眼所用的拉索技術也應用於港珠澳大橋的建造。“由於天文對技術的要求極高，其技術成果能很容易地轉化於民用領域。”

從科學回報的角度，袁業飛表示，天文學是一門可以帶動革命性變化發展的基礎學科。歷史上，天文學家第谷對行星的觀測帶來了開普勒定律和牛頓力學，如今，天文觀測對物理理論的驗證和發展新物理也將有極大幫助。