他们为什么爱上基础学科

2021年01月26日09:23

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

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  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?

  1.“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。

  2.“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。

  记者:将专业学科化为自己一辈子的追求的触点是什么?在这个过程中,对这个学科有怎样更深的理解?

  林琳:能够支持我一直从事天文研究的主要原因有两个。一是对宇宙的好奇之心。尤其是每当有新的观测结果向我们对天体的已有认识发出挑战的时候,那种感觉很容易让人上瘾。二是一路上有很多老师从科学知识、方法和精神上给我指引、树立榜样。比如以李惕碚院士和张双南研究员为首的慧眼团队十几年的努力奋斗终于让我们国家有了第一颗X射线天文卫星。他们用实际行动告诉我天文学作为一个观测学科,必须要依靠自己的“眼睛”(望远镜)才能做出最出色的科学成果,也让我深深地感受到科研之路上的艰辛、执着、奋不顾身。

  天文学当然有高难的部分但也有相对通俗的内容。读大学时常听到的评价是天文学研究需要高数和高中物理。在战略上藐视敌人在战术上重视敌人。如果决定要走上天文学研究之路,我们就要对自己充满信心,踏踏实实打好数理基础。

  我们每个人都对自然有一些疑问,大部分人满足于知晓问题的答案,而科学工作者更享受寻找答案和进一步提问的过程。这些过程既包含苦苦求索也包含灵光一现,有水到渠成也有意外之喜。天文观测是被动的实验,宇宙是一个装满礼物的大口袋,我们伸手进去抓一把,礼物抓到什么是什么,当然也可能什么都抓不到。我们能做的是想办法改进我们的手,提高抓到礼物的概率。

  高鹤:在对天文学认识转变的过程中,我曾经多次想过放弃。最接近离开天文是在硕士阶段。那个时候人生又来到了选择的十字路口,即将步入社会,从事怎样的工作成了首要问题。我当时已经意识到,如果继续学习天文,将来的出路可能无非是天文台研究员或高校教师,而这两个职业都不是高薪职业,选择了就只能甘受清贫。面对北京的高房价,我动摇了,想要通过考取保险精算资格证,成为一名精算师。由于成为精算师需要通过9门不同课程的考试(包括概率论、宏观经济学等),门槛很高。经过四年天文学专业课的培训,我很快通过自学就完成了其中7门课的考试,只差最后2门经济学基础课就可以获得从业资格了。

  考试很顺利,但在自学和备考的过程中,我感觉到一种说不出的压抑,在做那些财务报表和保险分析的时候,我感觉不到一丝快乐和成就感,这与做天文学研究的过程截然不同。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。在临近硕士毕业时,我最终下定决心继续学习天文,物质上清苦一点,可换来的是精神上的满足,是值得的。现在想来,或许就是心底一直埋着的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。经历过这些波折,再开始学习,目的变得更单纯了,做事情也更纯粹了。纯粹地从科学角度出发去思考问题、去解决问题,敢于挑战权威,敢于推翻自己。

  3.“科学应该是一群心中充满热情而不落世俗的人的游戏”

  记者:面对学生,老师该怎么点燃学生的热情?如果作为家长,在教育自己的孩子过程中,会怎样引导?

  林琳:我坚持下来了,同时我也是幸运的。在这次具有突破意义的科学发现中,来自中国的声音是非常重要的而且是无可替代的。这得益于国家对大科学装置的投入和对基础科学的重视,我们目前去口袋里抓礼物的手是有史以来最强大的。我能坚持下来还有另一方面的幸运。北师大天文系有一个包容宽松的氛围,尊重每个人不同的工作节奏和成长方式。让我能在一个轻松的环境中专注于感兴趣的课题。

  对于学生和孩子都是一样的,最重要的是身教,努力让他们从我们身上感受到当年我们在老师身上感受到的,用自己的热情点燃他们的热情。同时还要给他们空间,不要让知识固化。我认为我跟学生或者孩子是宇宙探索之旅的同行人,我们一起观察一起思考一起提问一起寻找答案。

  高鹤:我目前开设的课程是面向天文学专业刚刚入学的本科新生的《天文学导论》。这是他们入学以来接触到的第一门专业课程。因此,本课程的目标,第一是让同学们了解天文学,爱上天文学,为将来的学习提供动力;第二是要让学生明白天文学不是浪漫主义的看星星,天文学的研究需要掌握大量的数学、物理以及编程的能力。只有这样,将来学生在学习数理知识时才会有的放矢,目标明确。

  对于研究生,我会将我当年的困惑和他们分享,让他们能尽早去解读自己,看看科学研究是否真的是他们心中向往的职业方向。我会让他们想象这样一个场景:人到30岁,每天要工作12小时以上,还经常熬夜加班(没有加班费),每天都思考着一些很难解答的问题。在这样的工作强度下,工资却是周围同样工作强度的同龄人的十分之一。在这种情况下,你能否还心平气和地去面对,能否继续保持一个科学的态度去工作。

  很多学生被这样一番场景吓退了,当然也有很多学生继续坚持下来,而且做得很出色。我的观点是:科学应该是一群心中充满热情而不落世俗的人的游戏。在教育自己小孩的过程中,我会很刻意地去保护他内心的热情,帮助他去发掘自身的兴趣点。对他提出的十万个为什么,我很少去给他确定的答案,而是告诉他自己想象其中的原因,再让他想办法去检验自己的想法。我不知道他们将来能否成为科学家,不过我希望他们也能在心底埋下些什么,当他们将来面对人生选择的时候,可以保持初心。

  蔺是杰:经常有人问我,学天文赚钱吗?找工作好找吗?的确,现在本科生很早就开始讨论这样的问题了。说实话,这件事在我决定学天文那一时刻,我就有一个心理预期,也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、预测宇宙的未来更能获得成就感呢?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”。如何执着内心的热情,这问题我也不知道怎么回答,因为当我心中有那一份热情,我就从未担心它会消逝。(本报记者 靳晓燕 本报通讯员 黄小雨)


编辑:王佳

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