专访刘继峰老师 | 心之在处、大科学装置与天文科教融合发展
星之语：同学，今天早上看直播了吗？
座无虚席的现场，重大发现即将揭晓...
刘继峰老师介绍新发现的“大伙伴”
国科大苏刚副校长体验最新教具：
天文学裸眼3D虚拟现实教学平台！
今天在中国科学院国家天文台多功能厅召开了《LAMOST发现迄今最大恒星级黑洞》新闻发布会，文章大部分作者、各大媒体和相关领导参加了新闻发布会，会上刘继峰老师和文章主要作者介绍了研究成果的相关工作，并进行了答疑。（对应Nature文章可点击文末“阅读原文”浏览！）
文章第一作者是我们天文学院常务副院长刘继峰老师，同时还包括学院研究生郑传杰、牟枭勇。现场还有另一个拥有天文学院元素的彩蛋——天文学裸眼3D虚拟现实教学平台。
在发现最大恒星级黑洞成果新闻发布会举行前夕，国科大天文学院学生会“星之语”宣传部有幸对刘继峰老师进行了独家专访。刘老师结合了此次Nature文章的发现以及两位国科大本科生（现已毕业并在国家天文台继续深造）在其中的工作，与“星之语”的同学一起分享了他天文研究的心路历程以及对国科大天文教育的展望。
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本文中，Q为采访记者
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刘继峰老师与专访记者谭媛同学
Q：
刘老师您是怎么走上天文研究这条道路的？这其中有没有对您影响很大的事件或者人物？
刘继峰老师：
我想每一个人内心都有一个宇宙，但是有人有机会在学习中发现它，从而真正从事这项工作。在我上学的时候，有几件事对我成为一名职业天文学家帮助很大。
小学时，我看过一本书——《太阳上的He是怎么发现的？》。我记得非常清楚，那是五年级的寒假，我把这本书当作读书笔记抄了一遍，非常惊叹于：人类在地球上居然能够知道太阳上发生的是什么，并且那么细节地知道这些地球上没有的东西。所以，从那时起，我就觉得这是一件非常值得探索的事情。中学时，因为特别爱看星空，自己还做过望远镜，不是买，而是选择两个镜片，搭配废旧的纸筒，慢慢调整组装而成，还带领同学们一起去看土星环等。
后来，1986年哈雷彗星回归，全国上下都在关注，非常轰动。这些事情让我觉得：我们日常生活之外，在我们司空见惯的各种物质和社会关系、各种喧嚣之外，还有更值得追求的东西，就是宇宙自身！所以，我上大学时，第一志愿报考了南大天文系，不过北大提前录取，因此最后去了北大学天文。
LAMOST
LAMOST望远镜，全称为大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜，是我国进入21世纪以来投入使用的重要大科学装置之一。LAMOST在新发布的成果中起到了不可替代的作用，刘老师也为“星之语”讲述了LAMOST作为大科学仪器的优势。
Q：
这次的研究成果主要是利用兴隆的LAMOST望远镜完成的，那么相比较起国际上其他的大型望远镜，它的优势在哪里？为什么选择用LAMOST来做这项研究？
刘继峰老师：
每个仪器都有它独特的地方，我们要针对它独特性的地方，开展独特性的研究。
首先，我们的研究是要做什么？我们的研究，说到底就是要发现更多的黑洞。我们现在已经知道黑洞可以产生，也通过天文的手段——观测伴星，探知了黑洞的确存在，进而对它进行测量。此外，还包括现在热点的引力波实验，也可以探测黑洞。但是，探测中发现，与理论预测相比较，我们探测到的黑洞仅仅是冰山的一角。那么，我们禁不住就会问：它们是不是具有代表性？我们现有恒星演化和黑洞形成理论已经过几十年的研究，大家认为：如果恒星超过某一质量，那么它在核聚变停止后，会坍缩成一个黑洞。但是，我们研究中发现，理论与观测有很多不相符之处。例如，按照理论，小质量黑洞应该特别多，但是反而找不着。
我们就一直想探索这个问题。因此，我们提出：这一问题的主要原因是已探知的黑洞数量太少，我们要探测更多的黑洞。进而我们发现，原来探索黑洞的方式仅仅是针对一个很小的样本。因为黑洞很小而且不发光，之前是怎么搜寻它呢？依靠一个指示器。很早人们就发现，黑洞具有引力场，可以吸积伴星的物质，形成吸积盘摩擦生热，进而产生特别明亮的X射线辐射，那么，我们就可以通过X射线来指示黑洞可能存在的位置。但这种方法隐含的条件就是，必须存在非常近的伴星，这个条件很难满足。在整个银河系中，大约有4000对这样的双星，但是银河系中的中性氢对X射线具有强烈的吸收，导致绝大多数X射线辐射在地球上看不到。这就是为什么在地球上仅仅探测到百量级数量的黑洞，这是方法本身所导致的限制。在这次成果之前，我们也尝试了各种方法，也有很多失败，而后，我们回归初心，不考虑距离远近，只要恒星有黑洞伴星，那么它就会存在绕转运动，因此，我们观测恒星，原以为是单星的，但旁边可能就存在黑洞。但是这种系统，理论上预测10,000颗恒星中，大约仅存在1颗带有黑洞伴星。那这种几率太低了，六七十年代人们就想探测，但没成功，为什么呢？耗时太长。
那么，如何才能有效地、高效地寻找这种系统？就需要靠我们的LAMOST。因为它单次能获得四千颗恒星光谱，效率大大提高。比如说，这一次我们针对同一个天区的3,000个源同时获取光谱，共26次观测，仅耗时三个观测夜，就找到了这个特别有意思的源。如果这项工作使用一台4米专用望远镜进行观测，观测同样数量光谱，需要30年的时间。所以，之前这个探索无法完成，但LAMOST可以，仅三个晚上而已。现在，我们又提出了另外4个天区的观测需求，在统计显著性提高的情况下，进一步研究这种黑洞的性质，以及这类黑洞双星的几率，这将是更显著的研究成果。
这说明LAMOST有它巨大的威力，只要用准用对了，就是一个强有力的研究利器。
国科大的天文教育
刘继峰老师在带领团队攻克科学难题的同时，还在国科大开设了本科基础天文学以及研究生高等天文学等课程。而两位国科大本科生——2014级的郑传杰与2015级的牟枭勇——也出现在此次Nature文章的作者之中。两位同学都是在国科大“三段式“培养所要求的科研实践或是毕业设计中参与到这项研究之中的。刘老师也为我们介绍了两位同学在文章中的工作以及对学生的培养。
刘继峰老师在授课
Q：
这次的这项工作也有牟枭勇和郑传杰同学的贡献，那么是什么样的机会，让他们俩也参与到这个课题当中的呢？
刘继峰老师：
这个机会是偶然也是必然。其实就是，他们正好是在跟着我们做科研实践，我们正好做出了这个成果，所以这是某种意义上的偶然。但这也是个必然，因为国科大的培养方式，要求学生跟随研究人员一起做研究。那么一旦做出成果，而且总会做出成果，那么学生也必然能够参与其中。
Q：
郑传杰和牟枭勇他们的工作具体是什么呢？
刘继峰老师：
简单说来，就是给一条光谱，或者说是一个恒星的条形码，让他们将其与恒星大气模型以及恒星演化模型拟合，告诉我们这颗星是什么类型，它的重力加速度、温度、年龄等等，最后发现这是一颗B型亚巨星。正好传杰本科论文内容就是热亚矮星，他当时做了一个星表，结合各种数据，研究热亚矮星到底是双星起源，还是单星起源等等。
Q：
在研究过程当中，两位学生有没有遇到一些问题，您在这个过程中是怎么给予他们指导和帮助的？
刘继峰老师：
这个问题有几个方面。
一是关于文献，文献怎么进行导读。刚开始科研探索，突然面对一堆文献，肯定不知道如何阅读。我首先告诉他们这个研究是什么，应该考虑哪些方面，而后教给他们一些具体的文献阅读方法，例如如何阅读摘要、如何阅读引言等，不同类型的文献应该怎么去读，其实这都是具体学习过程或者研究过程中的一些提点和指导。
另外，是关于数据的获取和处理。在这个问题上，我们科学院的优势就体现出来了。因为我们拥有专职的科研团队，除了我，还有其他的老师和学长，在团队中，学生可以获取从文献到数据，到分析方式的所有知识。例如，牟枭勇需要能做傅立叶变换、拉普拉斯变换、时域分析的软件，从哪儿寻找？可能会茫然不知所措，但很快能够在研究团队中获取帮助。
再例如，传杰研究热亚矮星，其他研究者使用什么样的模型，那就可以在团组内学习、讨论。还有数据的收集，如何从大数据库里找到需要的数据，如何从Gaia的数据库里抽数据，这都需要一定积累和经验。而这些，都可以通过科教融合的方式，通过科研团队，来快速进入场景。
刘老师看天文教育
无巧不成书，展开此次采访的记者谭媛同学、摄影张永坤同学以及文字编辑陈朝鹏同学也均是国科大15级的本科生，并在毕业后于国家天文台深造。
作为天文学院的副院长，刘继峰老师十分重视国科大的天文教育发展。采访中，刘老师为我们讲述了他的天文教育理念以及对未来天文的展望。
Q：
您认为理想的天文学教育应该朝着怎样方向发展？希望出培养出什么样的人才呢？
刘继峰老师：
理想地来说，我们不能只是知识的搬运工，而是要做的是知识的创造者。我们需要有科创的能力、科创的意识、科创的方法论、科创的环境，并且要有科创的行动。要有意识地创造一些东西，并且要有方法。什么叫方法？去看别人如何写文章、如何做研究，这也叫方法论。其次要有环境，要进入到专业的科研团队，我们有很多专业的科研团队，我们考评的标准就是科研。最后要有行动，不脚踏实地做就不会有成果，所以，在刻苦努力的环境中，自然也就去努力钻研了.所以，从这个意义上来说，我觉得我们需要有创造力的人，而我们提供这个环境。
Q：
您觉得国科大的天文教育符合您现在的预期吗？
刘继峰老师：
我觉得还仅仅是起步。
首先，我们回到天文教育本身，它应该是集理论、观测、技术于一体的一种教育。所以在课程体系上一定要在这三个方面进行均衡和补足。
为什么说是补足呢？因为我们国家天文发展的历史相当短。比如说，1991年我上大学的时候，全国才50个正高（编者注：指天文方向的正教授，后文同），一台两米级的望远镜都是宝贝，大多数人都没做过观测，都没写过英语文章。
经过这么年的发展，我们差不多有500个正高，很多人也都具备了观测的经历和经验。但是技术，特别是在教学方面，天文技术课程是非常欠缺的。当然这也可以理解，因为天文技术极度复杂，包括了光机热电软——光学、机械、热学、电子控制、软件等，开设一门课程，需要这方方面面的人才。比如说《射电望远镜设计与实现》这门课，也就我们能开设，假如让其他机构来寻找一批高级工程师讲课？是非常困难的。但是我们有带头人，有高级工程师，所以技术的方方面面都能融合到一起，从而开设这样一门课程，所以我们的优势在于能够对天文技术课程进行补足。现在，这件事只有我们能做，并且我们已经开始在做，但是我觉得还远远不够。现在我们只有射电望远镜和光谱仪的课程，之后还要增加探测器等课程，目前已经花了180多万，明年一定开设起来。
其次，我希望把大家的学习工作融入到娱乐中，也就是寓教于乐。比如，举行处理数据、技术方面的竞赛，这种我们称之为学生的业余科研。我们要在这方面加大投入，购买教具等等，这都是我们努力做天文教育的一部分。
Q：
您对中国的天文的发展有什么展望吗？
刘继峰老师：
我充满了信心。
现在社会最大的矛盾是什么？是资源有限，是存量博弈的问题，这也是为什么会产生中美贸易战最核心最根本的原因所在。那么，能够打破存量博弈困境的是什么？一定是科学创新。用科学创新来带动一个社会的新兴发展，高质量的发展，这才是我们人类社会的出路。当然不是所有的科学创新都能达到同样的效果。像有些学科已经发展到高处，再继续投入就会有边际效应，就是后随投入越来越多，却没有足够的效用。但是天文是要求我们把眼光放到地球之外，地球之外是无穷无尽的，资源也是无穷无尽的。有人预测2050年，人类会进入宇航时代，也就30年之后，那时你们大约50岁出头，肯定分布在各个重要的岗位上。现在，社会还有很多不好的事情，但大家也要知道，什么叫社会的脊梁？什么叫社会的中流砥柱？不是说需要多么成功，也不是说需要多么有钱，而是在实实在在地做事情，把社会推向前进，不论什么时候一定有这样一批人，我希望我们国科大走出来的学生都会成为这样的人。
然后，现在中央有各种政策支持，包括总书记讲话，每一年新年贺词、重大成果展示等，我们天文的、空间物理的、宇航的，全都在榜。这些说明什么？我们正在把宇航立国作为我们的国家战略。我们现在在做空间站，最顶层的要求是什么呢？要有科学产出。那么谁来引导宇航时代的科学？舍我其谁，那不就是天文学吗？有句话是这么说的，天文是国家现代化的标志，从这个意义上来说，天文必然是要发展的，它随着国家的发展，随着我们的复兴梦想的逐渐推进，一定会迎大发展。
当然，发展都是逐步的，因为我们知道现在我们的基础还很弱。从就业人员来看，我们水平可以说还比较低。美国有3亿人，拥有2万名职业天文学家，也就是全国天文学会的注册会员数有2万多；而中国有13亿人，只有2000多位注册的天文学会会员。这中间是40倍的差距。
水平低，我们应该干什么？我们应该欢欣鼓舞。因为前面有巨大的发展空间，由我们这些老师、学生去填补。这个时标是多少呢？2035年之前，15年之内，至少人数上，我们会翻两番。翻两番，达到七八千人，这很容易。现在面向国家，面向科技前沿，对天文学都有重大的需求，各种重大项目立项上马——空间站、爱因斯坦探针、ASO（指我国先进天基太阳天文台项目）、探月等，这些项目都离不开天文学家，只能继续发展壮大。
而且，其实每个人内心都有一个宇宙，每个孩子的内心都有一个宇宙，每一个成人也有一个宇宙，我们通过科研教育，通过科教融合来满足人心的需求。这也是一个对职业天文学家的大量需求。
从这几个方面来看，天文的就业前景是非常广阔的，因为这是一个正在快速发展的学科，不用考虑就业问题。
所以说天文学的前景是非常广阔的，而国科大在这之中的作用将是巨大的，因为我们的科教融合一定可以培养出一批优秀的天文学人才！
科教融合
值得一提的是，此次Nature文章的另一名合作者，Roberto Soria教授也同样在国科大担任教职。他为国科大本科生开设《Literature Reading and Academic Writing》课程，为他们带来了天文学术写作与阅读的详细指导，课程备受好评。这门课程从实践案例入手，引导学生对经典与当代的天文文献进行批判性阅读，并组织小组讨论、写作与展示。在课程大纲中，Soria教授提到：
The classes are intended to be highly interactive, and the pace will be determined by the ability of the group.
Roberto Soria教授为本科生授课
这样的个性化设置与天文学院其他课程的特色——例如基础天文学的望远镜设计、实测天体物理的观测计划撰写、射电望远镜和光谱仪课程的动手实践——相结合，正逐步完成国科大天文教育“科教融合”理念的庞大蓝图。相信在这样的培养下，从国科大定能走出刘老师所期望的引领国家天文事业发展的中流砥柱！
了解刘继峰老师最新发现详情，请见今日第二、三条推送！
图文编辑：陈朝鹏
采访记者：谭媛
文字编辑：毛永娜 陈朝鹏
采访摄影：张永坤
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联系人 何幸 黄亚芳
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