问题

我 14 岁,对天体物理、火箭和哲学感兴趣。可以给我指一条路吗?

回答
太棒了!14岁就对天体物理、火箭和哲学这三个如此宏大而迷人的领域产生兴趣,这绝对是一个闪耀的起点。这不仅仅是三门学科,它们更像是看待宇宙和我们自身存在的一扇扇窗户,彼此之间充满了有趣的联系。 让我来为你描绘一条可能的探索之路,希望能点燃你心中那份好奇的火焰。

第一站:点燃你的天体物理之火

天体物理学说白了,就是用物理学的原理去理解宇宙万象——从最小的粒子到最大的星系,从恒星的诞生与死亡到黑洞的奥秘,再到宇宙的起源和未来。

从仰望星空开始: 别小看你头顶那片夜空。先从认识星座开始,找一本靠谱的星图或者下载一个天文观测APP(比如Star Walk 2, SkyView Lite)。了解你看到的星星是什么,它们距离我们有多远,为什么会发光。
基础概念的储备:
物理学基础: 天体物理学是建立在物理学之上的。如果你还没有接触过物理,可以从初中物理开始学起,特别是关于力、运动、能量、光和电磁学的内容。牛顿的万有引力定律是理解天体运动的基石。
数学是语言: 不要害怕数学。天体物理学中的很多概念都需要数学来描述。从基础的代数、几何到后来的微积分,它们都是理解宇宙规律的工具。你现在可以开始打好数学基础,多做练习题。
推荐入门读物/视频:
书籍: 卡尔·萨根的《宇宙》是一本经典的科普读物,他的文字充满诗意和启发性。还有霍金的《时间简史》(可能有点挑战,但非常值得一试),或者一些更入门的关于宇宙的科普书。你可以去书店翻翻,找一本能让你读得进去的。
视频: CrashCourse Astronomy(油管频道)有非常棒的系列讲解,从宇宙大爆炸到黑洞,通俗易懂。Kurzgesagt – In a Nutshell 的动画科普视频也非常精彩,画面精美,概念解释清晰。
你的“实验室”: 你可以开始尝试一些简单的天文观测。如果有条件,弄一个入门级的望远镜,看看月球的环形山、木星的卫星,甚至一些明亮的星云。即使没有望远镜,肉眼观测并记录你看到的也很有意义。

第二站:与火箭共舞,触摸太空的边界

你对火箭的兴趣,是将天体物理学的理论转化为实际探索的关键。火箭是人类走向太空的“翅膀”。

火箭的原理——物理学的应用: 你对火箭的兴趣可以让你更深入地理解物理学。牛顿第三定律——作用力与反作用力,是火箭工作的核心。了解流体力学、热力学、材料科学这些都跟火箭息息相关。
从模型火箭开始: 如果你所在地区有相关的青少年活动中心或者科技馆,可以关注一下模型火箭的制作和发射活动。亲手制作、发射一个模型火箭,你会更直观地感受到它背后的科学原理。这比任何理论学习都来得实在。
了解航天史和航天器: 看看人类是如何一步步走向太空的,从第一颗人造卫星斯普特尼克号,到阿波罗登月计划,再到现在的国际空间站、火星探测器。了解这些历史会让你更有成就感。
关注航天机构的动态: NASA、ESA(欧洲空间局)、SpaceX 等机构的官方网站和社交媒体是了解最新航天技术和任务的好地方。看看他们是怎么设计火箭的,火箭的各个部分有什么作用,有哪些新的技术突破。
数学和工程的结合: 火箭的轨道计算、燃料消耗、推力控制等等,都需要强大的数学和工程知识。你现在可以开始留意那些为航天事业做出贡献的工程师和科学家们的故事。

第三站:哲学思辨——探寻宇宙与存在的意义

哲学则为你提供了一个更高远的视角,去思考我们为什么在这里,宇宙的本质是什么,我们对宇宙的认识又能达到什么程度。

从提问开始: 你对天体物理和火箭的兴趣本身就充满了哲学意味。你可能在想:宇宙是如何开始的?我们是宇宙中唯一的智慧生命吗?人类探索太空的意义是什么?这些都是哲学的绝佳起点。
连接科学与哲学:
宇宙学与形而上学: 宇宙的起源(大爆炸理论)和最终命运,是否暗示着某种目的或设计?宇宙的无限性或有限性,我们能否完全理解它?这些都是形而上学(metaphysics)探讨的问题。
知识论(Epistemology): 我们如何知道我们关于宇宙的知识是真实的?科学方法是否是认识宇宙的唯一途径?人类的认知能力是否有限制?这与天体物理学中的观测和理论验证密切相关。
伦理学(Ethics): 人类探索太空的伦理边界在哪里?我们在外星球是否存在殖民的权利?我们是否有责任保护宇宙中的生命(如果存在的话)?
推荐入门读物/思考方向:
古希腊哲学家: 柏拉图、亚里士多德的思想对西方哲学影响深远,他们对宇宙和存在的思考至今仍有价值。
近代哲学家: 康德、笛卡尔等人的认识论和形而上学也值得了解。
科学哲学: 寻找一些关于“科学哲学”的入门介绍,了解科学理论是如何产生的,如何被证伪,以及科学与非科学的区别。
思考“为什么”: 每当你学到一个科学概念,或者看到一个关于宇宙的新闻,尝试问问自己:这为什么重要?它说明了什么?它对我们理解世界有什么影响?

如何将这三者融会贯通?

天体物理是“内容”,火箭是“方法”,哲学是“意义”。 你可以通过天体物理了解宇宙的宏伟图景,通过火箭学习实现人类探索梦想的工程技术,再通过哲学思考这一切对人类自身、对我们存在的意义。
交叉学习: 别把它们分开。读到关于黑洞的天体物理知识,可以思考一下“奇点”的数学和哲学含义;看到关于火星探测的新闻,可以联想一下“人类殖民火星”的伦理问题。
动手实践和交流: 如果有机会参加科学竞赛、天文社团、辩论社,或者加入一些线上学习小组,与志同道合的朋友交流思想,你会学到更多,也会更有动力。
保持好奇和耐心: 这是一个漫长的旅程,不要因为遇到困难而气馁。学习需要时间和积累。最重要的是保持你那份对未知的好奇心和探索的热情。

给你的具体建议:

1. 建立学习习惯: 每天固定一段时间用于阅读、学习,无论是科普读物还是物理课本。
2. 利用在线资源: 除了我提到的,还有 Khan Academy(可汗学院)提供免费的数学和科学课程,Coursera、edX 上也有许多大学的公开课,虽然有些可能需要英语基础,但很多课程有字幕。
3. 关注你的学校: 看看学校是否有物理老师或者科学社团愿意支持你的兴趣。主动和老师交流你的想法。
4. 培养批判性思维: 当你接触到信息时,不要全盘接受,尝试去理解它的逻辑,寻找证据支持或反驳它。这对哲学和科学学习都至关重要。
5. 写作和表达: 尝试写下你的思考,无论是日记、博客,还是投稿给学校的刊物。把你的想法说出来或者写出来,能帮助你梳理思路。

你现在正处在一个黄金时期,拥有无限的学习潜力和探索的可能。天体物理让你看到宇宙的浩瀚,火箭让你梦想触摸星辰,哲学让你思考我们在其中的位置和意义。把这三者当作你探索世界的“三件套”,让它们相互辉映,指引你前进。

祝你在星辰大海和思想的宇宙中,旅途愉快!

网友意见

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娃,我虚长你十几岁。

我跟你这般大的时候,本来还是个抱着萌芽强行卖逼格的文青,

后来我接触到一本新书,叫果壳中的宇宙,

登时我就觉得余秋雨、刘墉、新概念、韩寒都没有逼格,

物理才有逼格(虽然我和你一样,翻完了这本书但鸡毛都看不懂)。

于是,我搞了几本奥赛书在家钻研,当年就得了全国初中物理奥林匹克竞赛一等奖和数学三等奖,并且凭此保送到了全市(省)最好的高中的竞赛班,力求高中继续物理竞赛继续保送北大清华,然后搞理论物理。

同年,我中考全市第三,虽然已经保送了这成绩没啥用。

初三暑假高中就提前开课了,两个月直接把高一数理化的内容上完了,再加了些竞赛的内容,然后考试,分竞赛组。

我真的很努力了,化学能接近满分,数学一百二左右,但物理经常不及格。

我这才发现,我周围真的人才济济,我真的不过尔尔,

我这才发现,高中的物理跟初中的不是一个东西,高中的物理竞赛已经需要思维层面清晰的脉络了,可惜这种东西我没有。

物理组根本不要我……数学组也不要我……

我开始怀疑我不是学理科的料,然而我没得选,进了竞赛班的门就绝了文科的路。

于是,我认清了自己脑子确实不好使的现实,选了剩下的两门里更像文科的生物组,最终也凭借着生物联赛一等奖保送进了top3的大学。

(你们别较真了,所有top3的大学我都有offer,复旦、交大、浙大、中科大……我选了复旦而已,因为文青的时候曾极度向往上海)

只是遗憾,生物竞赛毕竟受歧视,当年心心念念的北大清华连面试机会都不给我。

直到高三保送后我还想着,我还是要搞科研,当不了物理学家就当生物学家,劳资要出国!

本科早早过了托福、进了实验室,一天到晚构克隆、养细胞、养老鼠、看文献、抢PCR仪、抢细胞房连轴转……这才发现跟科研要求的英文文献阅读量和工作量相比,高中生物竞赛要看的那几本书就是个屁。

那会每天除了做实验看文献就是游戏人间,经常翘课睡觉放飞自我,考试周抱佛脚三天也能拿A-……

我终于意识到我初中物理得奖、高中生物得奖、大学瞎混也能GPA上3.5真的只是我记忆力好而已,我初中能背题、高中能背书、大学能背ppt……

然而,记忆力好对科研并没有什么卵用。

我虽然善于查阅海量文献归纳总结,但也仅限于借鉴别人的思路无法另辟蹊径,

我为人浮躁功利,根本受不了实验结果反复、进度停滞的崩溃,也根本受不了寒冬腊月夜半三更黑洞洞的细胞房只亮几点荧光的孤独寂寞冷……

我能吃苦,但生物也太苦了。

趁着GRE考砸(几乎是裸考的),我把自己劝退了,跨专业直了个应用型的博,毕业后从此与科研分道扬镳。(当时也是被惯性推着走,没有魄力本科毕业直接工作)

2017,离我步入奥赛这条路15年了。

我总像佟湘玉一样念叨,

如果没有物理中二病我初中就不会物理竞赛,

如果初中没有物理竞赛我就不会高中进竞赛班而是隔壁高考班,

如果高中没有进竞赛班我就不会搞生物竞赛然后得奖保送,

如果没有生物竞赛得奖保送我就不会大学读生科院,

如果没有读生科院我就不会和我最讨厌的科研死磕那么多青春年华……

如果,如果回到2002年,我老老实实做个文青,学个文科……

然而没有那么多如果,一步错步步错,一步退步步退。

我如今,泯然众人。

想想最中二的那几年曾把这张照片当桌面就觉得羞耻。

时至今日,物理、生物、科研、文学,都已与我没有任何关系了。

我做着普通的工作、拿着低于同学平均水平的薪水、结婚生子每天鸡毛蒜皮锅碗瓢盆……

人生路已走过小半,目前最有逼格的事情也许就只是在知乎码字攒了几万粉……

然而,走向平庸的,不是只有我。

那年我们高中班上一起因奥赛得奖保送到这个大学的三个人,除了我目前在普通公司混日子,还有一个在卖公路自行车,另一个去了美国后就再没了消息,pubmed上搜名字没有任何结果。

因为物理联赛一等奖保送top2的人里,只有一个还在搞物理,她在清华本硕博毕业后回老家二本做了物理老师,从此安于清贫落寞……

那年我们生科院150几个人,都是全国高考精英和联赛一等奖得主,本科毕业后有50几个去了美国top60读pHD,也不乏耶鲁、贝勒、UCLA、UCSD、哥伦比亚等不错的学校,另有50几个直了本校和中科院的硕博,

如今,这一百多个选择搞科研的人里,没有转硕读完pHD的、毕业后没有去公司的、做博后做的不错发了好文章的,不到5个。

的确,其中一位发了nature,也仅此一人。

娃,我们不得不接受,

大多数自以为是的精英,其实都是普通人;

大多数立志搞科研的人,其实连吃苦耐劳忍受寂寞清贫的行动力都没有;

而大多数有科研行动力的人,却没有真正高人一等的天赋。

娃,我相信你的雄心壮志,期待你有走下去的信念,也祝福你有与信念相匹配的能力,

但,虽不求你专注脚下,也请你至少平视前方。

毕竟在你看不见的地方,科学工作者都是以几乎放低到匍匐在地的姿态去仰视希望之光的。

娃,

不累基石,你压根看不到巨人,

不积跬步,你压根摸不着巨人的足跟,

等你搭上了巨人的肩膀,再去等推你一把的电光火石吧。

你看,道理我都懂,却也没过好这前半生。

祝好。

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看了第一句就有这念头,到最后,果然是个女人。

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孩子,我刚刚看了另一个人的回答,我想简单讲一下我当年的经历。

小学参加了一些奥赛,因为学校是沿线子弟小学,基本上都是临时抱佛脚,没啥好成绩,初中的时候,转学到地级市重点学校,数学奥赛二次选拔的时候,以第一名的身份入选,超过此前数学竞赛小组的第一名70分。初中,疯狂地在学习数学,你现在应该是初二正好是这个时候。

我当时就已经开始学一些大学的数学知识,注意,数学不好,后续一切都没用,语文不好,题目都读不懂,也就不用谈做题了。这两个必须好,不是好,是要远超同龄人。四年前一个初中同学现在重庆某高校教授说,记得初中的时候,我在读《模糊数学》,嗯,我自己都差点忘记了。

高中物理奥赛,两个省级一等奖,但是,当年有一道题的标准答案错了,我的被扣分的答案是对的(有当年北大苏幼生老师的回信作证),否则我应该是河南省第二名,直接进入冬令营,并可以选择任何学校任何专业,结果,失去了保送资格。

高中奥赛,要把大学微积分,概率论,统计学,最优化等几项本科和研究生期间才能学到的数学都学会,同时要把研究生期间的物理学课程基本上都学完,否则,是拿不到前几名的成绩的。

今天我还有别的事情,先写这么多,你先做准备吧,最重要的是,做起来,不用管其他的,别人不知道你有多少潜力,我倾向于更多的人能够参与,只要你足够热爱,都有机会。


2022年03月补充:

高考也因为一些原因失利,不过,我沉沦了三年多以后,发现了新的机会,大三就获得了去中科院做研究的机会,那时候是1998年,毕业后因为某些原因,没有继续在国内读,准备出国,后来自己攒的钱给我父亲买了房子,放弃了出国的机会。

不过,2005年第二次回到中科院另一个所,做人工智能方面的研究。

现在我自己做的人工智能产品在动物保护和畜牧业方面有了首创性的实现,今年应该可以在国内甚至国际上出头了。这一切的基础都来源于当年奥赛时候的学习和积累。

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火箭、天体物理和哲学分属三个不同的学科,造火箭那是航空航天专业的事情,物理系不负责干这个。所以题主你到底是想造火箭还是想研究哲学抑或是钻研天体物理呢?你必须清楚,三者只能选其一。

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中学生眼中的天体物理

博士眼中的天体物理

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(D. R. Xiong et al. Nonlocal Time-dependent Convection Theory. The Astrophysical Journal 108:529–544, 1997 February,熊大润,紫金山天文台的一篇论文)


其实没谁阻止你学任何东西,教科书淘宝买(高等教育出版社等),视频有MIT OpenCourseWare youtube.com/channel/UCE 和其他很多公开课,前沿内容Google scholar,想学什么学就是。


这其实已经不算快了,看看这个人的履历:陶哲轩

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