从县城青年到北大天文学博士后为何选择冷门专业
原创你的ELLEMEN睿诗
一个苦读十几年的县城年轻人,为何选择了一个“有钱有前途”的冷门专业?
如果你第一次去高美谷的云南天文台丽江站观测星空,你很容易就会被眼前的景象所震惊——夜色浓浓,包裹着天地,你的头顶是一片安静、无边的深蓝色。 它布满了无数闪亮的星星,或近或远。 天看似很低,但凝视深处,只觉得自己渺小,穹顶浩瀚,不可触碰。
高美谷海拔高达3193米,空气稀薄,大气洁净。 这里是天文观测的绝佳场所。 位于这里的丽江天文台拥有我国乃至东亚口径最大的2.4米通用天文光学望远镜。 2017年,北京大学天文系博士生付玉明首次前往丽江站执行独立观测任务。 虽然他在四川农村长大,看惯了没有被城市灯光污染的晴朗夜空,但在深夜从观测点返回宿舍的路上,这位天文新手觉得自己看到了最多的天文现象。感动在他22年的人生夜里。
天上没有月亮,一景星光就能映出一个人的影子。 星星太多了,他在其中找到了“老人星”,这颗星星他只在李白的诗里听说过。 眼底。
“我是那种‘追星’的人。” 已经是北京大学卡维理天文与天体物理研究所博士后的傅玉明已经习惯向新朋友这样介绍自己。 他也是丽江天文台的常客。 完成博士学位后,他的主要研究课题是穿过银河系平面(theplane of the Milky Way)寻找“类星体”。 天文观测是他最常见的基本任务之一。
傅玉明走在北京大学卡维理天文与天体物理研究所三楼天台上。
这座位于北大街角的老办公楼是傅玉明的主要工作场所。
他与前辈、同事们一起来这里开展我国天体物理前沿领域的研究。
对于傅玉明来说,天文观测虽然“酷”,但并不像普通人想象的那么“浪漫”。 早年,傅玉明去丽江时就住在观测站的宿舍里。 云南冬天没有暖气。 旧宿舍楼潮湿阴冷,缺乏其他取暖设备。 门的下缘处还留有一道手指宽的缝隙。 半夜,冷风吹进房间。 刚刚结束观测任务的傅玉明勉强用卫生纸和鞋盒来填补空缺,赶紧钻进被子里,等待白天的太阳到来。
傅玉明记得,他最尴尬的一次就是感冒后出现严重高原反应的时候。 他感觉“上气不接下气”,短暂休息后也无法缓解,只能立即被后勤人员转移回海拔相对较低的市区。
高原观测也需要天文学家的身体素质。 除了生活条件差之外,“熬夜”也是他们经常面临的问题。 国内观测资源匮乏,大口径望远镜的观测时间紧缺。 为了获得最佳的观测效果,保证不同的科研需求,不同的观测站会根据需要给天文学家分配观测时间,除了偶尔安排在半夜(0:00之前),更多的时候傅玉明会必须熬夜进行现场观察。 他每次执行观测任务,时间短则一周,长则一个月,过着“昼夜颠倒”的生活。 除了吃饭和睡觉,“整天与正常人类社会的交流基本消失了”。
与大众认知中最常见的恒星不同,傅玉明的研究对象是“类星体”,这是一种非常特殊的天体。 天文学界普遍认为,其本质是活跃星系中心超大质量黑洞驱动的明亮恒星。 天体。 类星体比它的宿主星系更亮,是现阶段人类用望远镜能看到的最遥远的天体之一(最远的类星体发出的光来自宇宙诞生后6.7亿年,比银河系亮一千倍)。
星空无穷无尽,但探索其奥秘的科学研究工作却是枯燥而重复的。 傅玉明现在去河北兴隆天文台的次数越来越多。 观测期间,他通常会在下午5点吃完晚饭后,带着笔记本电脑前往2.16米望远镜的观测室,而且还必须带上与电脑匹配的充电器,“因为要坐一晚上”。
观测时,傅玉明面对的不是无边无际的星空和精美的天文仪器,而是观测室里的几块电脑屏幕。 现阶段,观测仪器大多由计算机程序控制。 傅玉明需要做的就是协助望远镜观测助手接下来,控制望远镜瞄准正确的观测目标,执行一系列观测指令,并实时详细地记录观测过程中发生的情况, “比如当云层出现时,大气层可能会不稳定,导致天文图像不再清晰,变得更加模糊。” 因为采用光谱观测方法,傅玉明还需要保证自己观测到的天体始终处于光谱仪前面的狭缝内,对应的天开角只有两角秒。 天气不好的时候,光是瞄准位置就需要更多的时间。
截至目前,付玉明已累计观察时间超过600小时。 尽管他已经成为一名熟练的Observer(观察者),一次又一次将星空解构为复杂数据叠加而成的坐标,付毓明依然保留着他对星空的感性想象。 在天文台观测的间隙,他更喜欢走进荒野,抬头用肉眼欣赏星空,感受“无与伦比的美丽”。 他的电脑里装满了研究数据,还有几张星空的照片。
“你知道‘墨子号’吗?它是一颗量子通信卫星,在量子通信过程中,它会与地面望远镜或者通信基站进行通信,向地面发射绿色激光。” 在天体物理研究所二楼的办公室里,傅玉明兴奋地向我展示他的摄影作品。 这张“墨子”路过兴隆站的延时照片,是他在兴隆观测中遇到的“惊喜”。 也是年轻天文学家在地面和星空上建立的独特记忆——画面中,星光灿烂,田野璀璨,2016年8月16日长征二号丁运往太空的“墨子”穿过它被传送到世界上,印出一道明亮的绿色光迹后,再次消失在肉眼看不见的宇宙深处。
傅玉明博士期间研究的是天体物理学。 “简单来说,就是用物理学的方法来研究天文现象、各种天体乃至整个宇宙的运行规律。” 第一次面试时,付毓明耐心地向我解释了他“冷门”的专业背景和研究课题。
进入北大物理学院天文系,走上科研之路,对于这个出生在四川省简阳县一个村庄的瘦弱的“95后”男孩来说,其实并不容易。 虽然傅玉明早在儿时的夏夜在山里跑步玩耍时就对星空的奥秘感到好奇,并有心去探索,但他真正开始感受到了物理学的奥秘,它起源于物理学。摘自初中同学中流传的《时间简史》。 :从大爆炸到黑洞。 当时,他还不能完全理解书中描述的宇宙理论,但意识到:“物理学可以解决人类的一些终极问题,包括宇宙是如何产生的以及宇宙会是什么样子。”
我第一次接触天文学是很晚的事。 考入当地最好的简阳一中后,高二时,傅玉明看到了北京大学为全国中学生举办的天文夏令营的招生广告。 通过这件事,他了解了天文学,并意识到这就是他将来想学习的专业。 但由于地处偏僻,消息迟缓,付毓明看到招生简章的那天就已经是报名截止日期了,他连纸质申请材料都没有来得及寄出去。
此后,傅玉明因高考成绩不佳,选择进入中国地质大学学习地球物理。 直到大三,他报名参加了北京大学本科生暑期天文夏令营,成功选拔并抓住了攻读研究生的机会,最终考入了北京大学。 天文系门票。
付毓明的女友、同为北大校友的徐佳莹清楚地记得,四年前,她帮付毓明搬宿舍时,看到了厚厚一摞天文文献,“当时他用中英文打印出来了。”他是大二、大三的学生,但当时他还在做地震研究,并没有转向天文学。”
徐佳莹,一个接受典型“鸡宝宝”教育的北京女孩,在海淀区的一所大学家庭学院长大。 她的成长轨迹与傅玉明完全不同。 她就读的北大附中聚集了许多全国最优秀的教学资源。 高中时,徐佳莹的物理老师是博士。 毕业于中国科学院。 她记得课间休息时,学生们和老师讨论的是:“老师,现在有室温超导吗?” “为什么只有低温超导?” 科学知识传授完毕,课后,还有丰富的社团活动等待着他们。
傅玉明和女友徐佳莹曾翻译出版科普书《数学时间机器》。
徐佳莹现在是一家出版社的产品经理,以科普为主要工作方向。
她认为傅玉明的研究“有一种回馈社会、回馈家乡的感觉”,这对她影响很大。
来自农村的孩子付玉明,小学四年级就结束了留守儿童的身份,跟随进城打工的父母到县城上学。 此前,他从未学过英语,上课听写单词时只能交白纸。
“我认为典型的中国高考制度下的教育环境不是一个非常适合培养天文学或类似冷门学科人才的环境。” 作为一名从湖南四线城市怀化出来的天文学博士生,康亚成的班主任傅玉明也有类似的应试教育经历。 凭借初中物理竞赛的好成绩,他顺利考入省城长沙师资力量最强的长郡中学。 尽管如此,科尼亚市参加科学活动的机会并不多。
高三时,康亚成通过学校的信息渠道了解了北大天文系自主招生夏令营的情况,并顺利通过了夏令营选拔。 “直到参加天文夏令营我才知道全国有‘天文奥林匹克’。但即使是在长沙,我也从未听说过这样的比赛。” 康亚成想象着,如果留在家乡,能够近距离接触天文学的机会会更加难得。
然而,即使你顺利考入在国内具有显着学科优势的北大天文系,也不意味着你可以继续在科研道路上走下去。 与同属学院的物理系相比,天文系的录取分数线要低很多。 “我们天文班没有一个是裸考高考出来的,而且成绩都比较低。” 康亚成告诉我,他得到了20分的减免录取机会(通过自主招生),睡他上铺的同学得到了30分。 。
在北大天文系录取的本科生中,很难说有多少人对天文学本身有着强烈的热情。 付玉明估计,如果一个班招收30名本科新生,“四年后可能只有10人继续工作,这已经不错了”。 有些人会以享受入学折扣的天文学作为进入北大的“跳板”,然后转学到物理、金融等热门专业。
康亚成是少数选择留下来的人之一。 2020年正式加入邵丽静课题组(引力波实验LIGO/Virgo/KAGRA合作组和黑洞成像实验EHT合作组成员,第一个二元中子论文署名作者之一)恒星合并和第一篇关于黑洞照片的论文),开始了自己在引力波探测等方向的研究。 今年夏天,他顺利完成了本科学业,并获得了天文学系的直接博士学位机会。
23岁的康亚成一开始并不认为自己对天文学有着非凡的热爱。 这位新晋科研人员有着超越同龄人的清醒。 “我很清楚,这个专业不可能带来巨大的财富。” 在谈到自己从事天文研究的原因时,康亚成也显得格外坦诚。 他知道,他的研究导师、2019年获得“科学突破基础物理奖”的年轻自由派学者邵丽静回国后仍然要在北京租房子。
康雅城的家庭条件并不富裕,但他并不后悔自己的选择。 科学本身就有它的魅力,“它可以打破你以前认为不可能的事情”。 和我谈起刚刚公布的2022年诺贝尔物理学奖,一直保持平静语气的康亚成也激动起来:“你看,连我们神一般的人爱因斯坦,他做出的一些结论都可以为后人推翻。” ”。
追求科学魅力的道路并不平坦。 傅玉明选择的研究课题是“冷门”专业中的“冷门”方向——通过银道面观测类星体极其困难,因为那里布满了恒星,视线非常拥挤,而且有很多星体。银河系中的重物体。 气体和灰尘会阻挡光线,进一步使观察变得更加困难。
“大海捞针”是傅玉明对自己工作的简洁概括。 他的研究是很多同事和前辈不愿意花时间研究的基础观察。 “因为确实存在风险。” 付玉明非常明确,培养一名能够从事独立研究的博士生“周期是五到八年”。 然而,这个时间长度并不一定能够支持科研成果的产生。
该研究课题并非业界青睐的前沿方向。 如何获得更多观测资源并推广研究成果? 是傅玉明必须面对的“拦路虎”。 除了国产光学望远镜外,他还需要申请国外天文台更大口径望远镜的观测时间。 不过,在时间分配委员会看来,他的研究的成本效益仍值得商榷。 “他们会认为,用我们的大望远镜一次只能拍摄一个(天体)。如果一年要拍摄200多个物体,那就是浪费观测时间。” 付毓明经常遭到拒绝,他也渐渐习惯了。 。
傅玉明和位于北京大学理科二号楼顶的教学望远镜,
天文学专业的师生将利用该教学望远镜进行课程观测实践。
还将用于校园开放日、中学生暑期班等活动的科普演示。
“别人或许一枪就能发表好论文,但我的效果不够出效果。” 但傅玉明明白自己工作的意义:“测量是天文学中非常基础的工作,但却是一项非常重要的工作。它的意义在于了解天体的位置——它在天空中的位置、它到我们的距离以及它的位置。” “它的运动方向。为什么我们需要知道这个?因为我们知道了这些,我们就知道了银河系的运动。只有观察这些规律,我们才能更好地了解我们的星系和太阳系。”
半个世纪以来,科研人员发现并记录了数十万个类星体,因此傅玉明也会受到其他研究人员的质疑。 “他们会问,在银道面拍照和在其他地方拍照有什么区别?这两个位置的类星体的物理性质有什么区别?” 靠在小工作站上的年轻天文学家害羞地笑了。 语气平和淡定:“我其实知道,他们在身体本质上并没有太大的区别,我想做的只是一点基础工作,而这项工作总得有人来做。”
在一定程度上,科研结果的不确定性不会因为研究方向的选择而改变。 从大二开始,康亚成就把国际学术研究的前沿热点“引力波探测”作为自己的学科方向。 “要做前沿的工作,你需要阅读最新的论文,阅读前人写的研究内容。但你不能保证他们所做的工作是正确的,所以你必须非常谨慎。” 跟随导师邵丽静后,我真正走上了科研之路。 之后,康亚成很快发现自己需要不断投入时间去学习“在课堂上看不到的”“新东西”。
引力波探测属于物理学和天文学的交叉点。 与傅玉明更注重实际天文观测不同,康亚成参与的研究团队更注重理论研究,这意味着他需要比较不同模型之间的异同,并模拟生成观测数据来论证得到的结果。 “但科学研究就是一个不断犯错误的过程。” 康亚成的研究课题较新,前人积累的成果不多。 再加上他经验不足,很容易“犯错误”,一个小错误就很可能意味着之前的步骤要推翻,重新开始。 康亚成曾经花了一个月的时间在电脑上重复运行同样的代码。 “该程序运行了十多次,只是为了纠正那个(错误)步骤。”
完全相同的研究过程通常需要重复十到二十次。 即便能从这样枯燥的过程中得到乐趣,对于康亚成这样的新晋研究员来说,还有其他的困难在等待着他——大三下学期,他满怀期待,打算写出自己的研究成果进入本科生的科研训练论文中,在整理参考文献的时候,我发现已经有人发表过和我自己的工作非常相似的文章了。 “可以说已经覆盖了大部分的研究工作。”
本以为即将结束的研究被半途推迟。 至今,康亚成仍记得当时的沮丧,“我很绝望,突然怀疑自己。” 郁闷之际,他去找导师邵立静说明情况,经验丰富的科研人员却笑着鼓励他:这种重叠,说明你原来的想法和价值观是一致的。 随后,他指导康亚成花了一个多月的时间重新计算结果,并在原论文的基础上进行深入研究。
“其实有些是我设想的下一篇文章的工作内容,但没办法,必须提前推进。” 康亚成告诉我,这篇论文终于顺利发表,并获得了“挑战杯”大学生竞赛特等奖。 毕业后,康雅成因其丰富的学术成就被授予北京大学“无名学士”称号。 但对他来说,最大的收获就是“从头再来”的心态。 在私下与班主任付玉明交流时,他发现这种从头再来的过程才是做天文科学研究的常态。
“我现在非常非常平静。” 康亚成以前对争夺研究保障、取得既定研究成果还有焦虑,但现在谈起这些,他语气轻松地说:“我觉得这些其实都是次要的,你真正取得这样的成果之后,自然就会来了。”进入你的生活。”
在攻读博士学位的五年时间里,傅毓明和他的导师吴学兵带领的科研团队筛选出了超过16万个银面背景类星体候选者。 在此基础上,他们通过国内外5台光学望远镜捕获了200多个类星体的光谱,其中191个是首次发现的,并首次实现了银道面类星体84%的成功探测率时间,成为迄今为止第一个也是最大的银河平面类星体样本。
令傅玉明惊讶的是,今年欧洲航天局(ESA)盖亚团队发布了第三批银河系探测数据,这也是迄今为止最详细的银河系图。 “盖亚”团队关于天体测量参考系的几篇重要论文都提到了傅玉明的研究工作对于拓展银道面天体测量参考源的潜力。
作为一名27岁的年轻北京漂流者,从事“冷门”工作的付玉明也会被一些“热点”问题困扰。 “我也知道,你去公司或者很多地方,他们并不在乎你是什么专业,只要你是北大博士,就已经可以用这个身份赚钱了。” 背靠校园里的秋湖,傅玉明缓缓讲述了这两年让他焦虑、难受的问题:“我对数字并不是不敏感,我也会数数,我的数字是多少?”年收入?如果我在北京买房,需要多少年才能还清房贷? ?”
傅玉明老家所在的村子在博士第一年还没有4G信号; 今年疫情肆虐时,考虑到妹妹要上网课,他家新装了宽带。 付玉明是那个乡里少有的博士生,他的父母教书、务农、在社区基层工作。 他们几乎没有离开过家乡,无法给予他更多的学业和物质上的帮助。 博士后期,研究过程中的困难、发表论文的压力、对职业前景的担忧形成了无法逃避的压力,沉重地落在了付毓明的肩上。 心情低落的时候,付毓明偶尔会感慨:“这两年,也许我人生中最辉煌的时刻就是拿到博士学位的时候。”
他的女朋友徐佳莹能够理解这种焦虑的一些根源。 “从北大毕业后,你发现有的学生工资是你的三四倍,有的相差几个数量级。” 直爽的北京女孩笑着眨了眨眼,问道:“毕业才两三年,我的收入可能只有别人的百分之一,那会怎么样呢?”
但负面情绪可能永远不会真正击垮傅毓明。 徐佳莹记得,傅毓明压力最大的时候,是在海外大学做交换生。 她经常在半夜收到对方发来的微信,并不是表达自己的担忧,而是说“我刚刚又解决了一个问题”。 他(在研究过程中)会非常沉浸其中,有时会注意力集中到废寝忘食。” 徐佳莹最近用了一个热门词:“‘精神内耗’。一旦有人不顺利,就会怀疑自己不适合这个行业。但我觉得他一定更专注于科研问题本身,而不是而不是遇到困难时就开始精神崩溃。” 内耗。”
云南天文台丽江站2.4m望远镜
在徐佳莹眼中,更加注重“解决问题”是傅毓明的典型特征。 即使家里的自动猫粮喂食器坏了,他也会立即选择拆开自己尝试修理,而不是等待售后服务或“被迫换机”。
今天,你很难感受到他曾经在傅玉明身上描述过的那种焦虑。 “未来有无限可能。” 在北京大学卡维理天文与天体物理研究所一楼的日光室里,傅玉明一边摆弄着他的手磨咖啡具,一边和我分享他的新感悟:“未来会更顺利。如果是这样,我可能会得到一个教诲。” “在大学里找到一个职位,继续做我想做的研究。但如果你只做研究,出国就有机会做博士后,也不会失业。”
傍晚的余晖中,年轻人的眼神平静而真诚:“就算我一直在做学术‘临时’,现在我想也没关系了。” 对未来不确定性的担忧和恐惧似乎在这个年轻人身上消失了。 我试图询问他为什么能够恢复平静。 付毓明发现有些变化很难弄清楚是从哪里来的,但毫无疑问,这几年他已经得到了足够多的人生启示。
“宇宙最不可理解的事情就是它是可以理解的。” 傅玉明引用了著名物理学家爱因斯坦的一句名言。 探索未知是他这五年来一直在做的事,他发现:“只要你愿意花时间去做每一件事,一定能在某种程度上得到解决。这就是科学探索就是,你不断地接近自然规律,虽然每次得到的结果可能是近似的,但这并不意味着我们做得不好。每一次突破都可能是人类科学进步的一大步。” 他的脸上增添了几分羞涩。 Yan:“我不知道这是否回答了刚才的问题。”
国家天文台兴隆站2.16米望远镜
除了关于科学的宏大叙事,傅玉明也逐渐明确了自己的定位。 攻读博士学位期间,兼任天文系本科生班主任。 他选择告诉这些新天文学家:别太着急,你只是一个普通人。 “在人类社会中,每个人都可以有不同的分工,都有自己的专长,没有必要按照大多数人默认的既定评价标准来与他人进行比较。”
社会流行的成功标准仍然让付毓明感到压力,但他们的困扰远不如以前:“我对自己的期望是,如果我能坚持自己的信念,继续做研究,保持对自然世界的兴趣,保持关心人类社会,我就会取得成功。 这是一个巨大的成功。”
这几年除了科学研究,付玉明还利用业余时间做了大量的科普工作,向公众传播天文知识。 他被认为是著名的科普作家。 2019年春节期间,他受简阳市图书馆邀请,在家乡做了一场大众化的天文讲座。 应当地读者的强烈要求,他又做了一次讲座。 2020年6月,傅玉明再次受邀在简阳图书馆举办了以他的新书《全景大视野》系列图书为主题的科普分享活动。
傅玉明热衷于与家乡的孩子们分享有关科学和天文的故事,但他并没有强烈的目的。 “是让他们开眼界,至于他们是否应该学习天文学、进行天文研究,这并不是我最重要的目标。” 他觉得为孩子们的未来创造尽可能多的选择是件好事。
故乡在傅毓明的人生中一直扮演着重要的角色。 在去年6月发表的博士论文《星系背景类星体巡天》的致谢栏中,付毓明记录了此刻脑海中的星空画面——在一个晴朗的夏夜,他和家人一起乘凉。晚饭后在院子里。 妹妹拿出平板电脑辨认天上的星星,而年迈的爷爷在一旁说道:今晚的星星真好!
“我的家人可能因为我而喜欢这片星空,或者也许他们只是喜欢。” 这位即将进入人生下一个阶段的年轻人在最后写道。
本文最初发表于《ellemen Ruishi》2022年11月号
刘妮娜拍摄,
傅毓明(开场图片及特别说明)
张锦辉专访
作者:张金辉,S