挺好的,我13的时候也正想学天体物理呢。这个年纪上不好好做一些成年人严令禁止的事情,非要学天体物理,还是挺有前途的。『学』无止境,想好好看书开始尝试学天体物理其实也够了。只是一定要知道,如果我们把学习后掌握的程度分成『会、好、精、绝、化』,平均来看,要到大学本科毕业的水平才能算作『会』。当然,我也见过很多有天分,愿意付出的年轻人,在刚进入大学的时候就对基础天体物理了如指掌。因人而异吧。只是请务必记住,这真的不是一蹴而就的事情,而且学著学著心生退意也没有任何可以指摘的地方。

天体物理其实是很不『物理』的。宇宙中不同层次的天体系统极其复杂,人类的了解还极为有限。至少到目前为止,天体物理还不是一门以数学基础和物理体系为出发点的学科,而更多的还是试图以人类已掌握的物理知识来帮助我们理解对宇宙的观测的。你会看见『量子物理的数学基础』这种书,但肯定找不到『天体物理的数学原理』这种。。。尽管也有理论天体物理学家试图以更体系化的方式撰写天体物理教科书,比如徐暇生先生的书,但是细看之下,也会发现基本就是把辐射机制与流体力学绑在一起,而且这些书是肯定不适合初学者的。我一直觉得天体物理其实更像考古学,人类学,甚至临床医学这样依赖于有限的证据,进行诊断和推断的学科。实际上,Diagnose,诊断这个词在天体物理里出现得非常频繁,这也是有原因的。一段心电图,医生能看出你缺了哪个心眼;一条光谱,天体物理学家也可以拿来判断一个星系是否还『活著』。

13岁,即便不考虑太多数学物理背景,想初步了解天体物理学的面貌也是可以的。虽然不知其所以然,但能悠闲地享受一下『知其然』的乐趣完全没有问题。很多博物爱好者能迅速识别出生活中遇到的物种,不少军事爱好者能对著一张模糊的飞机照片侃侃而谈。尽管他们距离专业动物学,植物学学者,距离专业的军事科研人员仍有差距,但这些依然都是耐心地学习的结果。不同天赋的人有不同的学习方式。我自认为是资质很平庸的人,所以耐心的收集与梳理知识也是一种有意义的学习。也许你没法理解星系团际介质中热气体中有哪些能量传递方式,但一眼从一张Chandra拍摄的星系团X-ray图像中看出一个并合星系团的迹象并不是难事,也是一种收获。当然,前提是你能从中获得乐趣。

废话说完了。推荐几本书吧,我只能推荐我读过的中文科普书,有些未必是最新的了。我觉得有两个阶段可以尝试。

浏览高级科普书

这里的『高级』指的是面向有一定理科教育基础的成年人,而不是一味将科学通俗化的作品。对于初中基础的人是很有难度的。我都附上了豆瓣链接

  1. 千亿个太阳: 尽管内容有的地方略微落伍,但这是我读过的最精彩的关于恒星演化和恒星物理的基础科普读物。读完之后,你应该在『讲故事』的层面上了解了恒星演化中最精彩的部分。我读这本书是小学5年级,在和家人去大庆的卧铺火车上开始读的,随后我在中学,大学阶段又读过几遍。第一次的读的时候我是不完全懂的,但我记得我心里很激动。
  2. 银河系:这本中规中矩的科普书其实涉及的范围极其广泛,放在大学,基本需要好几门课程才能与之对应,适合初步了解天体物理的很多方面。这本书坦率的说我已经印象不深,但我记得印象很好。
  3. 恒星与行星的诞生 和 无限远的边缘 (讲超大质量黑洞的)是我在南京大学天文系时的基础天文老师萧耐园翻译的国外知名科普作品。萧老师作为翻译和天文学者的水平和态度都没话说,我读这两本书的时候已经是博士阶段,也都是很快地浏览完。但我的阅读体验真的很好,如果一本科普书不能给我任何新知识,但还是能让我享受,我是肯定会真心推荐的。萧老师还翻译了行星的奇迹 和 图说宇宙 。这两本书我都没看过,但是我相信应该不会让人失望的。

类似的新书应该也还是有一些的,这类高级科普书如果写得好,翻译的好,是很有助于帮助人理解某个科学话题背后的宏大叙事的。而且,对个别科学陈述的含糊毫不影响阅读体验。

13岁是最好的开始广泛阅读的年龄,所谓如饥似渴,今后再也不太会有这种记忆力,学习能力,精力都在冲向人生顶峰的时候了。除了我推荐的这些,只要有能力,买也好,借也好,拿来读就好了,觉得过于简单没劲或者太难了看不懂都没关系,多读靠谱的书就好了。比如皮埃尔.卢米涅的《黑洞》和基普.索恩的《黑洞与时空弯曲》都是很好的讲黑洞的科普书,但我个人觉得难度不是初中生能驾驭的,所以没有推荐,不过大可找来看看,说不定你是天才呢?

利用入门教材总览天体物理学

其实到这里,我觉得阅读难度已经超过初中生的程度很多了,但如果真的有兴趣,看看无妨。我初中的时候暑假会跑到天津图书馆看一本叫《90年代天体物理学》的综述合集。里面是全国天体物理专家写的各自领域的科学综述,基本就是论文,充满了引用那种。读懂是不可能的,但是抱著看得也挺爽的。

  1. 星系与星际边缘:这是一本介绍星系物理学的基础教材。。。我也不知道为啥会被一个外语教学出版社当成科普书来翻译。。。而且翻译得还不错。看过这本书,你应该能够感受到『科普』和『教学』的差别,也应该可以在阅读中质问自己『我到底在干什么?』
  2. 天文学-物理新视野:这本书也是萧耐园老师翻译的,结构非常好,非常适合作为非天体物理专业的天体物理教科书。书里面已经毫不羞涩地出现了大量公式和习题,这些无疑都是对初中生进行灵魂打击的。但是!这也是让你清醒地意识到我得再学N门数理课程才能玩转天体物理的好机会,不然听10个人说你得学数学,学物理也是没有效果的。此外,这本书组织的非常好,以至于你跳过这些变态,只看文字部分依然可以有一定的收获。这本书带给你的是你想学的天体物理学的一个全貌,是一张世界地图。你不可能一下就走遍千山万水,但不积跬步无以至千里。
  3. 今日天文: Astronomy Today是著名的大学天文教材,曾经南京大学天文系大二普通天文下学期天体物理内容的御用教材 (当然,我们用的是英文版)。这本书被拆成三卷翻译成了中文,卖的巨贵。翻译得好不好我完全不能担保,我只能为原版的内容担保:这是一本非常好的教材。如果不缺钱可以买来看。至于我为什么变态到给初中小朋友推荐大学本科教材,第一,这本书组织得非常好,图文并茂,而且考虑到了非天文专业的人,内容安排上有些地方比上一本还要深入浅出,没事翻翻,把玩一会儿也是不错的;第二,如果将来真学了天文,直接教材都有了。我高三读过这本书,还是他娘的英文版,清华大学当年很有名的二手英文教材书店淘的,看得巨累,但是看懂相当一部分是可能的。我觉得初中的我也会想抱著这本书看看的。

另外,不要看《大众天文学》,落伍,浪费时间;不要看国内学者写的大学天文教材或者通识读物;不是我崇洋媚外,而且这里面很多作者都是我尊敬的老师,只是这些中文教材其实都是对国外教材和专业书籍的再消化和重新整理。

不要低估一个真的对科学有兴趣的初中孩子的决心和动力。我当年屁都没有,没有这么多科普书,没有网路,没有知乎。我有个小本,里面写著每一本我能在市图书馆找到的跟天文有关的教材,很多都是科学出版社当年翻译的专业著作,屁都看不懂,我就得一本一本的翻,找那些我也许能看懂的看。。。结果你看,我都快混成教授了。


我是天体物理在读博士。

这个问题有点意思,因为前几天还和人闲聊的时候说:如果可以的话,我想回到十五岁。。。

然后你是十三岁,情况就更好了。(因为如果我现在重返十五岁,中考对我完全没有压力。你可能是需要点时间准备)。我不想给你介绍什么书,因为无论是科普的还是专业的,对你来说都挺无所谓的。反正在高中、在大学有大把的时间可以拿来看书,甚至你可以自己写文章。

好了,进入正题吧:

天体物理是二级学科,想学的话基本就是读研的节奏

首先,什么是天体物理?

向守平的《天体物理概论》中的定义是:天文学和物理学的交叉学科,以物理学的理论解释观测到的天文现象

所以天物的话其实分为两块,两块的成长路径是不一样的。

一条路径起始于天文学,我们称之为「观测」。主要是天文观测和统计分析。他们丈量星空,发现新的现象;统计数据,总结规律。这是天体物理中最坚实的部分,因为现象就是实在。

另一条路径始于物理学,我们称之为「理论」。自从牛顿发现月球绕著地球转的原因和苹果下落的原因是基于同一个的理论的时候,天界和人间就结合在了一起。人类开始相信在地球上成立的物理定律在宇宙中也成立,反之亦然。所以我们可以尝试利用物理理论去解释、甚至预言观测到的天文现象。

基于两条路径的血统不太一样,你后面要做的也不一样。准确的说,你要考的高中的选择也是不一样的。

如果,你喜欢的是「观测」,你需要成为的是一名天文爱好者。(牧夫论坛是个很好的入门论坛)在初高中,你可以选择看看关于星座的科普书,认认星座,跑跑野外。中考选择高中的时候一定注意高中有没有天文社团,天爱主要吃设备,有社团的话可以借用社团的,也会有老人带你。如果当地有天文社团的话,多参加活动培养一下自己的动手能力。熟练操作天文望远镜是基本功,高中的时候可能就有人带你参与一些公众的天文项目,像新明天文台的超新星搜索计划什么的。

这些社团活动挺有意思的,但不是全部。专业的天文观测除了光学的以外以外还有射电、远红外、X射线、高能粒子等。所以高中阶段最重要的科目就是物理和数学。后面考大学的话,照著有天文系的去考就好了。

再如果,你喜欢的是「理论」,那就稍微容易点了,高中尽量选有物理竞赛的强校。然后跟著走物理竞赛路线,后面拿不到加分的话,高考就好好考。考大学的话,不一定要找有天文系的大学,可以去考有比较好物理系的学校,或者同一个大学的物理系,方便交流。再退而求其次是找北京、南京、上海等地大学的物理系去考,因为国家天文台、紫金山天文台、上海天文台都有暑期实习的项目,离的近一点寒暑假可以去实习。


好了,然后基于上面的分析,路线图已经有了。

现在拿起课本好好学习语数英物化,切实的提高自己的学习成绩,让自己可以选择的高中变多。

如果成绩本来就好的话,可以考虑一下初中物理竞赛?或者英语竞赛,反正英语以后会经常用到的。注意不要偏科,听老师话,朝著能考到的最好高中去考。赵峥的《物含妙理总堪寻》那个系列都可以读,那个系列里也包含了卢昌海的好些书,不是很难主要是以物理学史、天文学史为主。

考上高中以后,特别是开始学了高中物理以后。就可以带点简单的天文专业书了,就像《今日天文》三本,基础天文学这样的。但我还是建议你学物理为主。观测的话多参加活动,理论的话多学点物理知识,解锁微元法/微积分以后大学教材就可以读了。这段时期关注一下国内开天文系的大学和天文台,留意一下每个大学的主要方向,已经高中生科研活动的信息。我们这里每年都有高中生跟著老师做点小课题。高中这段时期最重要的就是考个喜欢的大学了。考不上的话就考虑同档次或者同城的物理系。反正将来还是要读研的。

考上大学以后差不多就可以了。你可以找喜欢的导师,先跟著实习起来,这个时候实质上你已经算开始学天体物理了。等你大学毕业开始读研,进入学界,大概就正好十年以后了。

很多事离你还比较远,不要急,一步步考上来就好。

也或者在这十年里,你发现了更有意思的事。不过也没关系,跑观测培养了一个兴趣爱好,学理论夯实了物理基础,最重要的是,读好高中,上好大学,你的人生不会亏的。

终归就是一句话,好好学习,天天向上。

过来人的肺腑之言是:不要偏科!


再建设性一点,应该看什么书完全和你的物理水平挂钩,

初中的数理基础,大概只够你读科学史(《太阳的故事》、《千亿个太阳》等)、学看星图这样的书高中的数理基础(初中竞赛),大概可以看一般的科普书(第一推动系列的《黑洞与时间弯曲》等)或者大学低年级教材(《基础天文学》、《今日天文》)本科的数理基础(高中竞赛),基本就解锁了所有书籍,你可以看任何你想看的书

所以,少年好好学习吧,不要辜负未来无忧无虑的十年。


有位科普作家卢昌海,写了不少天文方面的文章,有趣味性,可以读读。

学天体物理,需要坚实的数学与物理基础,较好的英文水平,系统学习,建议进入大学以后。


中科大《天体物理概论》比较适合入门看。。

但是还是先学好高中物理跟数学吧孩砸,不然容易走上民科道路。


语文数学英语

物理化学生物

以我们国家现在这个制度,高考考个好的大学更重要。天体物理这个专业啊,本事就不是什么热门专业,就更要你考个好的大学去读。读了好的大学,专业知识自然会上去,否则你现在不论怎么打好基础,将来都没有用呀。

我一直很敬佩能学天体物理专业的人呐,加油(? ??_??)?为自己的理想奋斗。


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