3月底已成立，清华大学天文系学什么？研究什么

文/邢逸帆

3月28日晚，清华大学官方微博宣布，“清华大学天文系”正式成立。

根据清华大学的通知，天文系将被纳入理学院，而十八年来一直挂靠物理系，实质进行星系宇宙学、天体物理学等天文学相关研究的清华大学天体物理中心将得到保留，并成为新成立的天文系的一部分。

清华大学天文系成立的消息让无数人为之振奋。无论是民间天文爱好者，清华天文协会，还是向往宇宙的广大学子，都感到激动不已。甚至有很多已经毕业的社会人纷纷表示自己“出生太早”，恨不能重新高考。

对清华天文协会的骨干成员李文雄而言，天文系的成立意义重大。这一天，他已期盼了八年。

“2011年进清华时就想加入天文系。”李文雄告诉PingWest品玩，然而彼时的清华并没有设立这个学科，他只能加入物理系，从事天体物理方向的研究。明年（2020年），他很可能会成为清华天文系的第一批博士。

尽管对于李文雄而言，天文系的成立是预料之中的事，而对于大多数人来说，清华天文系仍然非常神秘。

尤其是迄今为止，清华大学官网尚未更新院系名单，也没有公布任何招生信息。

图：目前，天体物理相关内容还只能在物理系下查阅

但有一件事是肯定的，想进清华大学天文系，你得先学好物理和数学。

天文系都学什么？

清华天文系的前身，即清华大学天体物理中心。

据清华大学物理系官网显示，成立于2001年的天体物理中心是跨院系的校级研究机构。成员主要来自物理系，包含工物系、信息学院、精仪系等若干院系。研究方向包括星系宇宙学、超新星观测和时域天文学、高能天体物理、理论天体物理、引力波探测、空间天文和天文仪器学等多个方面。

清华大学天文台内部，图源：清华大学官方微博

简单来说，天文学作为人类历史上最古老的学科之一，研究的领域非常之广。从对天体的观测（观测研究），到对天体运动现象的诠释（理论研究），甚至对天文仪器的开发调试都可以算作天文系的研究范畴。

做观测研究的学者，需要每天记录天文望远镜传回的数据，分析数据，研究天体的运动和形成。经历了数百年的矇昧，借助天体观测，人类才真正认识到宇宙的真实面目。

文艺复兴时期，人类发现地球不是一切的中心。随着天文观测的精确度越来越高，天文学家发现，行星的运动轨道并不以地球为中心。1610年，伽利略发现木星有四颗卫星，统统围着木星旋转，这才证明了地球不是唯一的中心。

图：木星和它的卫星

1924年，人类发现银河系不是宇宙中唯一的星系。通过对仙女座大星系中某颗星的长期观察和计算，天文学家爱德温·哈伯发现，这颗星不绕银河系核旋转，是另一个星系的成员。人类这才认识到地球身处的银河系，只是可见宇宙中数千亿星系间的一个。

从看星星开始，人类的认知脱离了地心引力的束缚，走向了宇宙。

图：距离地球130亿光年的黑洞

天体观测，也为人类的星际探索提供了基础。

无论是NASA观测到的，与地球相似指数达到0.98的“地球孪生兄弟”Kepler-452b，还是目前我们最熟悉的行星火星，都寄予着我们星际移民的希望。

除了观测，天文理论研究也是现代天文学重要的一部部分。理论天文学家的工作，包括建立数学模型，以及用电脑做数值模拟。数学模型能揭示天文现象背后的运动规律，数值模拟则可以演示现实中难以观察的天文现象。

伴随人类文明而生的天文学，不仅成为了促进人类基础学科（光学、物理、数学、历法）发展的引擎，也可能掌握着解答人类未来命运问题的关键。

清华天文系需要什么样的人才？

而无论是观测天文学还是理论天文学，都离不开两大基石——物理和数学。

作为一门研究物质运动规律和物质基本结构的学科，物理学为研究星体的结构和演变提供了理论依据和研究方法。

无论是研究太阳系的起源，还是行星间的相互作用，甚至是想要破译远在光年之外的恒星散发出的光辐射，问题都会兜兜转转，回到力学、电磁学、热力学等物理领域。直到今天，观测星体运动时产生的电磁波辐射（物理范畴），仍是天文学实验数据的主要来源。

而在进行具体演算时，天文系的学生用到的数学工具，不会比应用数学系的学生更简单。

“我建议有扎实的数学物理基础的同学报考天文系。”谈到自己的本科生活，李文雄表示自己的大多数课程，都是和物理系学生一样的基础课。

李文雄强调的物理和数学，也是美国顶尖大学对天文系学生提出的硬指标。

全美排名第一的普林斯顿大学天文系，不仅将物理和数学基础学科列为天文系本科生必修课，对学生毕业时所需的物理和数学类学分要求也远远超过了纯天文学科。哈佛大学也在本科的第一第二学年设置了大量物理课，为学生之后的研究提供理论工具。

图：普林斯顿大学对天文系学生提出的课程要求

而未来，清华大学天文系也将以天体物理为主要研究方向，不会放松对物理和数学的要求。

近几十年，编程也成为了天文学家必备的技能。“基本上，天文学中所有领域的研究都会涉及到编程。观察者用计算机分析他们的数据，理论家用程序来模拟天体运行，就连遥控望远镜也要通过编程来进行。”伯克利大学天文系在入学须知中写道，“因此，我们建议天文系学生尽快开始学写代码。”

除了这些要点，在李文雄看来，想要加入清华天文系，还应当有“对天文的热爱，能静下心来做学术”。

毕竟宇宙的秘密，只对最深邃的思想展露。

清华天文系的下一步

尽管清华大学官方没有进一步透露和招生师资有关的安排，但我们还是从学生内部获得了第一手消息。

想要重新高考的朋友们，可以暂时放弃了，因为短期内，清华天文系可能不会招收本科生。

目前，清华天文系以研究任务为主，教学任务次之。在培养学生时，也会以博士生为主。

从物理系出走，成为与之并行的独立院系之后，清华天文系对于学者和学生的吸引力会更大，也将在科研计划和事务管理上拥有更大的自主权。

对于清华天文协会的成员而言，最直接的影响就是：“以后举办各种活动，不用再经过物理系的层层审批了”。