大家好，之前有帮老师做过一个暑期的助教。这周一，我还在学校写作业时，收到老师发的微信，他给我发了几条科普短视频，讲的是近期成功发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜。
“这些科普短视频，靠谱不？帮我学生家长问一下。他们的孩子想在大学读天体物理和天文学。”
“有一些用词不是很准确，但是大部分是靠谱的，可以作为天文学入门学习资料。”
“听说你以后博士论文，打算写詹姆斯·韦伯望太空远镜？”
“差不多可以这么说。确切地说是，我博士阶段打算做与星系有关的课题，所以詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope，简称 JWST）会对我的研究很有帮助。”
“我看这次 JWST 发射，在你们天文学界以及天文爱好者群体里，产生了很大的影响。许多媒体还说，JWST 比哈勃望远镜要强大很多。是真的么？你用通俗的语言给大家讲讲，JWST 对天文学有什么意义？”“你定义一下「通俗的语言」。”
“就是不能出现数学公式，以及尽量少用术语。”
“好的，难不倒我。让我先从一个重要知识点，太空望远镜的太空开始讲。”
“你高中也是读国际学校的，那你顺便也详细讲讲，如果读美本时想读天文学或天体物理专业，高中应该怎么选课——尤其是 AP 和 IB 课程体系的选课，家长们很关心这个话题。”“好的，包在我身上。”
发射前的 JWST
为什么要把望远镜，发射到天上？就放地上，放高山上，不好吗？
不那么好。
因为，地球大气层会影响天文观测。所以，我们要把望远镜发射到大气层以上，以外。也就是说，将望远镜发射到天上，最主要的原因，是让望远镜摆脱地球大气层对天文观测的影响。
先说第一个影响。你肯定看过天上的星星吧？我们看到夜空中的星星，像眨眼睛一样一闪一闪。这是因为，空气流动对穿过大气层的光线产生了扰动——这样的扰动会模糊望远镜中的成像，从而导致分辨率的降低（也就是看不清观测对象的细节）。
相比之下，如果望远镜“上了天”，“挣脱了”大气层，那么，它所观测的光，就不需要穿过大气层，大气扰动也就不存在了，分辨率便可以提升上来。
用最通俗的语言来讲，对于同一个望远镜来说，太空中的，要比地面上的，看得更清楚（“站”得更高，“视力”更好）。
再说第二个影响。这里，你需要回忆一些简单的初中物理学知识。
关于光的知识。
按照波长来分类的话，光大致可以分为伽马射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波这七个波段。
source：https://imagine.gsfc.nasa.gov
对于我们观测者来说，肯定希望这些波段，我们都能“捕捉”到。
但是，地球的大气层还是会来捣乱。具体来说，大气层会吸收其中一些波段的光，阻止它们到达地面。
比如，JWST 所观测的红外波段中的一些光，因为大气层中水蒸气的存在，就无法到达地面。
所以，我们就只能将 JWST 望远镜发射到大气层外（也就是让它“上天”），才有机会收集到这些波长的光。
当然了，地球表面也有很多望远镜（地基望远镜）。我刚刚介绍太空望远镜时说的那些话，会让人觉得地基望远镜似乎是“次品”，似乎作用不大。
并不是这样的。太空望远镜（比如 JWST 望远镜和哈勃望远镜）和地基望远镜，这两类望远镜的工作任务，除刚刚提过的波长影响外，没有很大的区别。
这两类望远镜可以互相配合地工作，从而确定（“交叉验证”）某个天文观测结果的可信度。
JWST 和哈勃望远镜，谁更强？
老师说，他第一次听说哈勃望远镜，是在一部好莱坞科幻片里。的确是这样的。我们在很多好莱坞大片里，都能看到编剧和导演们酷爱的各种科技符号，比如麻省理工学院和哈勃望远镜。
似乎什么剧情里有什么科研问题解决不了，丢给麻省理工 (MIT) 的某个科学怪杰，这人灵机一动，棘手的科研问题就解决了，剧情也得以发展。
其实这种编剧套路并不能反映真实的科研世界。
MIT 的确很强，但真正的科研并不是这样的“单打独斗，一蹴而就”的故事。真正的科研，是某个科学家在前人成果的基础上，提出一个好问题后，一大群科学家合作解决问题的艰苦过程。
好莱坞电影里还有一个常客，就是哈勃太空望远镜，似乎只要用它“照一照”，天文学家在键盘上随便 sdfgasfjhg 按几个键，电脑就能迅速看到某个遥远星球的样子。
哈勃望远镜没有这么强啦。
我不是说哈勃望远镜不强，我是说，它没有电影里那么强。我们学天文学的各种知识，肯定得客观，不能被电影剧情影响了判断。
哈勃望远镜的“继任者”是 JWST 望远镜。许多媒体也在说，JWST “完爆”哈勃。
的确，JWST 的镜面半径，要比哈勃的大3倍左右，这就意味着它可以看到哈勃所看不到的更暗（并且一般来讲，更远）的天体。
但单从这个角度来看，就说 JWST 要比哈勃强大，是不准确的。为什么呢？因为两者的工作波段不同。
哈勃的观测波段为近紫外，可见光，和近红外（也就是人眼可以看到的光，加上一丢丢紫外线和一丢丢红外线）。
相比之下，JWST 的观测，全部在红外波段。
在多波段观测天文学盛行的今天，至少在哈勃退役之前，两者更是相辅相成的关系。是的，哈勃望远镜还没有退休。JWST 的成功发射，并不意味着哈勃望远镜的立即退休。
当然了，作为哈勃望远镜的继任者，JWST 自然有它的优势。
通过更深入的红外波段的观测，JWST 让人类有可能看到宇宙发出的第一缕光、形成的第一颗恒星、和第一个星系。而这些，是哈勃所做不到的——这其实也是JWST最初被设计的原因：为了看到更暗、更深、更古老的宇宙。
说了这么久的哈勃望远镜和 JWST ，我还想邀请大家更多关注中国的天文学发展。这些年，我们国家的射电天文学取得了许多不错的成果。
但是，我们必须承认，国内在光学望远镜和空间望远镜的研发领域，都还落后国外很多年。
在这些天文研发领域，国外拥有优势，不仅有光学仪器上的，同时还有工程学上的，比如将望远镜和遮罩完全折叠，并完美展开，以及能够准确将这台望远镜送入L2点（拉格朗日点）的绝对把握。
在这些天文学研发领域，我们国家正在迎头赶上。我国预计在2024年发射的“巡天”空间望远镜，非常值得大家的期待。
当然了，中国天文学要想进一步缩小差距，还需要更多的资金投入，以及更多的天文学人才。
期待正在阅读这篇文章的你，能考虑在大学加入天文学的大家庭。
如果想在大学读天文学，高中需要做什么准备？
国内有许多大学，在天文学领域都是科研佼佼者，比如北京大学、南京大学、清华大学和厦门大学等。
如果你现在读的是国际学校（比如 AP 或 IB 课程体系），想去国外读大学，再回国帮助推动天文学的发展，也是一个不错的人生规划。
如果你想出国读天文学，你在高中可以在选课和课外活动上，做这些侧重。
先说高中选课。以 AP 和 IB 体系为例，高中在选择 AP 课程的时候，Calculus AB 和 BC 是一定要选的，Physics 1/2/C 也是要学一学的，如果可能的话 Chemistry 也去学习一下。
如果是 IB 系统的话，Math HL，Physics HL 应该是最重要的两门课了，毕竟天文的基础是物理和数学。
再说高中课外活动。我推荐参加些数学和物理的社团，还可以做一些博物馆的志愿，甚至参与一些天文类的活动，比如天文摄影，天文竞赛。
另外，高中时如果有条件，学一学 Python 编程也是非常重要的，这样对大学入门天文学的研究就很容易了。总的来说，高中主要培养兴趣，我认为没有必要开始做科研。我是十岁左右就开始对天文感兴趣了，当时家里有一台天文望远镜，还有照相机，我用它们开始了天文摄影——这个兴趣保持至今，也使得我在大学时选择了天文学。
好了，关于 JWST ，今天就写到这里了，感谢大家的阅读。
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