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王科在2023年青教赛上讲解“射电干涉仪成像原理”

在北京大学第二十二届青教赛的讲台上，来自科维理天文与天体物理研究所的王科穿着一袭笔挺的西装，手持幻灯片遥控器，正在向大家讲解“杨氏双缝干涉实验”的原理。他授课的内容是“射电干涉仪成像原理”，这是射电天文学最难懂，也最重要的部分。讲台上的王科条分缕析，侃侃而谈，用通俗易懂的语言、直观明了的例子将射电天文学中“硬骨头”的部分清晰生动地呈现了出来。对于许多理工科课程来说，既严谨清晰，又生动易懂，并不是一件容易的事，对于玄妙高深的天文学来说更难做到。作为一名青年教师，“让所有学生都能听懂”却是王科一直以来的追求。

求学：逐梦天文，接触科普

对于王科来说，无论是报考专业时选择物理学，还是博士阶段研究天体物理，直到走上学术道路，一切都是自然而然，顺理成章。如果说物理学是用最简洁的规律去解释这个世界，那么天体物理就是通过在地面上获得的认识去解释天上的东西。“小时候我对天文就很感兴趣，但只是一些模糊的概念，后来才知道有天体物理这样一个专业，它是用物理的规律和手段去研究天体，我觉得这件事非常酷。”

2002 年，王科进入北京理工大学学习物理。他在本科阶段就打好了物理基础，并走进了天体物理这一令他乐在其中的研究领域，本科毕业论文研究的就是系外行星。2006 年，他来到北京大学攻读天体物理专业，并获得了博士学位。读博期间和毕业后，王科先后前往美国哈佛-史密松天体物理中心、荷兰格罗宁根大学卡普坦（Kapteyn）天文研究所、欧洲南方天文台求学工作。从地面观测宇宙的任务，将王科带到了世界各地的天文台：“我非常享受这个过程，你可以去不同的地方见不同的人，接触不同的社会和文化，同时你还可以做自己的科研。每当有一些新的发现，我就会和朋友们交流。”

当时，国内外天文设备的差距令王科感触颇深。对于天文学来说，研究能做得多好，很大程度上取决于观测设备能拍到多好的“照片”，拿到多好的数据。在哈佛大学，他惊讶地发现选修相关课程的本科生就能够使用现役的世界一流望远镜进行观测实习，这令他羡慕不已。但这并未影响他对中国天文学发展的信心。以太阳物理为例，作为为数不多的望远镜数据实时公开的领域，中国在太阳物理研究上是处于世界前列的。“只要有最好的数据，做科学分析这方面我们中国人一点都不比他们差。”王科十分自信地说，“而且最近这些年，国内在天文设备方面也逐渐开始发展起来了。”

也正是在留学的过程中，王科认识到了天文科普的重要性。他发现，在美国哈佛-史密松天体物理中心，每逢周末都会有资深学者做公众演讲——“把最前沿的科学发现，以最通俗的方式传播给公众，这也是非常重要的一种能力”。近年来，《三体》《流浪地球》等科幻小说及影视作品的流行极大激发了大众对天文学的兴趣，然而在自媒体时代，天文科普和解读良莠不齐。对于这样的情况，王科说：“我们天文学者其实是有责任的，我们应该向国外的同事学习，应该多做科普。”

从教：致力通识，践行科普

经历了国内的学术熏陶与国外的学习探索后，王科选择回国任教。如何在中国的校园内科普天文学知识，唤起同学们对天文学的兴趣，这是王科在设计课程时所思考的最为核心的问题。于是，面向全校来自文、理、工、医等不同专业背景的学生，王科讲授的“现代天文学”在经过一学年的课程建设后，被评为北京大学通识核心课程，还吸引了清华大学的同学选课；又一年之后，被评为北京大学课程思政示范课。

既要兼顾同学们专业背景的差异性，还要准确、有效地传授天文学知识，培养天文学思维，这是非常有挑战的事。在上课的过程中，王科有意识地把控、平衡授课内容的结构，致力于引导同学们从兴趣出发，带着问题探索。为此，王科设计了“课外思考与课堂讨论”环节：每节课后，王科会留出几个相关的问题，让同学们进行拓展阅读和自主调研探索，并请同学们在下节课自由地与大家分享自己的理解、收获和困惑，王科再进行实时点评。在授课过程中，王科也不是照本宣科地罗列知识点，而是融入最新的天文学前沿研究成果，并以生动的形式呈现出来。他兴奋地说：“天文学每天大约有几十篇新的高质量文章发表，其中一定有非常有意思的发现。独乐乐不如众乐乐，我很喜欢把还‘热乎的’新发现在课堂上分享给同学们，让他们也一起来感受天文学研究取得突破的喜悦。”

减少晦涩难懂的公式，把注意力集中在原理上，注重思维方面的培养，这是王科为兼顾学生们不同的专业背景而探索出的教学思路。“王科老师专业知识素养高，讲课认真务实，而且天文本身极具魅力，有兴趣的同学能够在课堂上学到很多。是一门好课。”这是同学在上完“现代天文学”后给出的评价。而即使是自称“并不爱好天文”的文科学生，也能找到独属自己的理解天文学的方式，如以“文学创作中的天文”为题，探索天文在古今中外文学中的表现形式。对此，王科鼓励道：“有时，文科同学恰恰是因为没有经过理科的系统训练，更能打破理科生思维的束缚，用全新的方式和角度思考问题。”

对于王科来说，所谓天文科普，不只意在“让所有人都能听懂”，还要让大家坚定信心，相信“中国人可以做出最好的科学”。在课堂上，王科多次向同学们讲述中国天文学筚路蓝缕的发展历程。这里既有他早年留学时的亲身感受，又有前辈学者前仆后继的光辉历史。以位于贵州的 500米口径球面射电望远镜（FAST）的建成为例，从早年间天文观测设备的落后简陋，到如今建成全世界口径最大最灵敏的射电望远镜，这实在是一件鼓舞人心的事。王科感慨道：“FAST是以南仁东先生为代表的许多前辈敢为天下先奋斗出来的。其中的一些技术创新是颠覆性的。唯其如此，FAST才具备领先世界的性能，才能做出一系列重要的发现。”

王科认为，天文观测设备取得巨大突破的价值，不只体现在天文学领域，对于国家战略问题也有重大意义。FAST 标志着一个新时代的到来，使我国在国际望远镜合作项目上拥有了话语权。王科回想起自己读博时的经历：“二十年前我国缺乏人才和技术，非常遗憾地错过了诸如阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜（ALMA）这样当今世界最大的天文望远镜合作项目。但是现在，我们有了 FAST，还成为下一代射电望远镜平方公里阵列（SKA）国际合作中最重要的成员国之一。我们中国的空间站很快将迎来光学巡天舱，搭载的空间望远镜的巡天观测能力将是哈勃太空望远镜的300多倍！这是我读书时完全无法想象的。”

在北大开设通识课程的经历，让王科看到了中国天文科普事业的曙光。他感慨道：“我非常幸运来到北大，接触全国最优秀的年轻人，他们给我的反馈是无价之宝。”同时，国内科普工作的开展也使王科对其课程教学有了信心，他充满期待地说：“我很欣喜地看到，近几年国内天文科普做得越来越多，越来越好。不光是天文，其他领域的科普都在发展，这是非常好的信号。”

展望：仰望星空，脚踏实地

如何成为一名合格的天文人？这是作为一名天文学研究者，更是一名天文学教师需要不断思考的问题。

踮起脚尖，仰望星空，听上去是十分浪漫的事，然而对于专业研究者来说，实践起来却非常困难。“天体物理的研究就像推理小说中的情节，每获得一条线索，都要付出高昂的代价。而且天体很远，望远镜能观测到的信息非常有限，你要用十分有限且有可能有偏差的线索去推测它背后的物理图像。”在王科看来，天文学实际上是一个极具综合性的专业，它需要用到数学、物理、化学、生物、计算机，甚至是社会科学方面的知识。因此，要成为一个天文学博士，需要具备几乎所有方面的能力。在此基础上，还要寻找自己的特长和兴趣点，力争成为国际上细分领域做得最好的人。

宇宙是浩瀚无垠的，人类对它的好奇心同样永无止境。尽管困难重重，王科仍旧以饱满的热情攻克了一个又一个难关。2012 年，王科获得了施普林格（Springer）科学出版社全球优秀博士论文奖，并作为第62届林道诺贝尔奖获得者大会（物理）青年科学家代表出席会议。在王科看来，如果将天体物理研究比作推理小说，那么为了“破案”而不断克服困难，寻找线索的过程即使艰苦，却也十分值得。“兴趣是最强大的内驱力。”他总结道，“当你发自内心地喜欢做某一件事，即使你暂时不具备一些方面的能力，你也会想尽办法克服一切困难去主动学习。”

这既是王科对自己的要求，同时也是他对同学们的期许。受早年留学经历的启发，王科习惯以相对平等的方式和同学们相处，师生间畅所欲言，相互探讨，相互激发，这既是一种交流，也是一种传承。他勉励同学们说：“兴趣是最好的老师，要找到自己真正喜欢做的事情。我们北大的任何一个同学都具有相当的潜力，只要花功夫，肯定能做得很好。如今的我们正处在历史的窗口期，我十分期待北大天文学在未来能够蓬勃发展。”

“其实我们都是星尘，”王科笑着说，“我们身体里的物质都是一代代恒星燃烧、爆炸、死亡后产生的。”在广袤无垠的宇宙中锚定人类的位置，这正是天文学研究的意义之一。而成千上万微小却闪耀的星尘，也正是一代又一代天文人仰望星空、脚踏实地、孜孜不倦、薪火相传的生动写照。