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“英才计划”自2013年启动以来，已有3000余名优秀中学生参与培养。培养期间，他们做出了哪些令人称道的科研项目？积累了哪些有益经验可供后来者学习?培养结束后他们又纷纷去向何方？ 本栏目将持续推送往届优秀学员及本届学员的经验与成果，激发更多的青少年培养科学兴趣，树立科学志向，同时也欢迎更多的优秀中学生关注与参与“英才计划”。  本期主角 江南，现就读于北京市第二中学，2018年“英才计划”物理学科优秀学员，师从清华大学物理系/天体物理中心王晓锋教授。 培养成果：恒星在演化的晚期可能会出现一些脉动变化的现象，如处于赫罗图水平分支的天琴座 RR变星。RR变星在演化时，可能会出现几十天到几百天的长周期调制现象，称为Blazhko效应。江南的研究试图使用欧洲空间局的天体测量学的盖亚卫星第二次发布的数据GDR2（Gaia Data Release 2）和光学引力透镜实验第四期数据OGLE(optical gravitational lensing experiment) 中RR 变星的测光数据，找出具有Blazhko效应的RR 变星。 根据这些 RR 变星的光变特征，分析它们的发生率、金属丰度等特征，以期获得银河系核球和大小麦哲伦星云的金属丰度变化。这项研究能丰富和完善恒星演化理论，同时为银河系和近邻星系的化学演化研究提供更为精准的数据支持。 导师简介  王晓锋，清华大学物理系天体物理中心教授，中国天文学会恒星专业委员会主任。2002年在北京师范大学天文系获博士学位，此后曾在中国科学院国家天文台、清华大学、美国加利福尼亚大学伯克利分校（UC Berkeley）、美国德克萨斯州农工大学（Texas A&M）等高等学府进行博士后研究或作为访问学者开展研究。2010年起进入清华大学物理系任教，担任副教授，2013年晋为教授。 王晓锋主要从事宇宙瞬变天体的探测、后续光谱和测光观测、爆发物理以及宇宙学应用等方面的研究，包括超新星爆发物理和前身星、大视场巡天及时域天文学、超新星宇宙学等天文学的新锐领域。 正文 热爱是最好的老师 如果说“热爱是最好的老师”，那么江南对太空、对宇宙不懈的追求就是源于对它的热爱。 天体物理学是自然科学中有着百年历史的一门学科，百年来人类对这一神秘领域进行了不断的探索与钻研。在中国古代，人们就开始利用天象计算播种时间，天象对于农业社会来说非常重要, 因此“观象授时”成为帝王统治的一种方式。在西方，哥白尼和托勒密一次又一次的争辩，拉开了天体物理学的序幕。1638年Mira变星被成功发现，1908年美国女天文学家勒维特发现了周光关系，1923年哈勃用胡克望远镜发现一颗造父变星。用江南的话说，这些星星点点的知识从童年起就伴随着他的梦想，在他仰望星空的时候带给他无限的遐想。 然而真正使江南爱上天体物理学是在初二年级，在物理老师的建议下，江南通读了霍金的《时空简史》和《果壳中的宇宙》。“我被书中关于时间悖论的描述深深地吸引了。”江南说。 2015年美国LIGO（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory）成功且首次发现了引力波信号，2017年诺贝尔奖毫无悬念地颁给了在探测引力波方面做出突出贡献的LIGO，当全世界的目光都聚焦于LIGO的时候，江南的内心也随之激发了对天体物理、对宇宙学寻梦的激情。 “我不仅仅要了解它的简史，更要探究它更多的秘密。”在家人的支持下，江南购买并阅读了大量关于宇宙学的书籍，在学校提供的课外活动平台以及科技活动老师的引导下，心中泛起的涟漪渐渐成为其追求梦想的动力。 2017年，在学校和家长的支持与鼓励下，江南加入“英才计划”，师从清华大学物理系天体物理研究中心的王晓锋教授。江南说：“清华大学天体物理系是我梦中追求所在，入选‘英才计划’帮助我登上了实现梦想的‘宇宙之船’。”正式报到前第一次见到导师的时候，王晓锋教授温文尔雅、严谨的治学态度给江南留下了深刻的印象。 02 导师和课题组助力成长 作为一名中学生，能够像研究生那样直接参与到最前沿的科学研究的课题组中，是江南感到最幸福的事。“当我自豪地拿着清华大学的学生卡走进清华校园时，对天体物理强烈的好奇心再次在课题组这个充满激情的大家庭中得到激发。”在一次一次的组会中，江南通过和学长一起聆听王教授在课题方面的点评与指导，也逐渐学会如何在团队中展现自己、提高自己，与团队中的每一位组员进行合作。 在王晓锋教授的推荐下，江南阅读了由向守平教授编著的《天体物理学概论》，这对他后来的选题提供了一些依据和帮助。一次组会上，王教授将江南推荐给了中国科学院紫金山天文台孙天瑞博士，在孙博士的推荐下，江南得以在天文学数据库ADS中搜索了大量文献，这让他对Blazhko效应有了更为清晰和深入的了解。通过跟随学长学习，江南一年当中快速掌握了有关天文数据处理的关键所在，这为他最终大课题的实施提供了有力帮助。“这一年中，我学会有针对性地阅读大量相关文献特别是英文文献，培养了科研思路，懂得了什么是科研。”江南表示，跟随大师们学习，满足了自己对天体物理的了解与汲取知识的渴望，与导师的讨论也更加凝聚了自己的研究方向。“我不仅深入了解了自己课题研究方向的研究现状和基本理论，也对课题组其他研究方向（例如超新星、食双星）的知识有了更为深入的学习，了解了其进展和突破。” 脉动变星是指亮度与电磁辐射发生变化的恒星，包括径向和非径向两种，RR型变星属于径向脉动变星，是一类穷金属变星，一般发生于中小质量恒星的中晚期。江南研究的项目是RR型变星中的Blazhko 效应，Blazhko效应主要描述的是RR 型变星光变曲线相位和振幅的调制。Blazhko效应作为天体物理学界的千禧问题之一，自1907年被发现以来困扰着几代物理学家。因此，了解RR 型变星Blazhko效应的发生率具有重要的研究意义。 Blazhko效应被称为振幅和周期的调制，但一些Blazhko星大多代表振幅调制。一些宇宙学方面的著名学者都对该效应提出过标准化模型，但是这些标准化模型都和观测结果不符, 江南的想法是从观测角度入手，看是否能通过观测结果提出一个最优模型来解释这个效应。在和几位导师商议后，他决定从相位曲线特征、金属丰度特征、指定天区发生率特征去重点研究这个效应。 但在研究这个效应的光变曲线和相位曲线特征时，江南和导师们发现GDR2（Gaia data release 2）图像无法忽略测光弥散导致的影响，所以最后决定只用GDR2的数据预测最终结果。“在和几位导师商议后，我们最终决定使用波兰天文台OGLE（optical gravitational lensing experiment）项目的时域测光数据来进行数据分析。”江南说。 经过无数次和孙天瑞博士的交流和调试程序后，江南制作了一个半自动化光变曲线，和折叠相位曲线的程序，据他介绍，这个程序只需要把测光数据输入进去，就可以输出傅立叶级数、光变曲线、相位曲线、周期、光滑后曲线、星等误差中值等重要信息。目前需要处理的数据达到了14万，有望通过如此之大的数据量对Blazhko 效应有一个更为深入的了解。  图为江南向武向平院士交流自己的课题 一年的学习，江南不仅收获了大量的天体物理知识，还懂得了科研团队的概念，尤其是在团队的支持和帮助下初步具备了从事科研的基本素质，培养了独立思考、独立进行科学研究的基本素质；通过参加导师组会讨论、阅读经典图书、阅读大量英文文献等方式，大大丰富了知识储备；在导师和学长们的帮助与指导下，通过独立进行课题研究，懂得如何面对浩瀚的天体，针对表象提出科学问题，运用科学研究解决科学问题，根据研究所获得的答案解释所观察到的现象。“‘英才计划’也培养了我在遇到困难时坚持不懈、不怕困难勇往直前的科研品质。” 江南用一句话总结说：“‘英才计划’是我实现对天体物理进行探索的宇宙飞船，掌舵人是王晓锋老师，带领我和学长们一起，在浩瀚的宇宙翱翔中，不断学习，一起成长，朝着梦想不断前进。” 什么是“英才计划”？ 为贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020）》有关要求，切实促进高校优质科技教育资源开发开放，建立高校与中学联合发现和培养青少年科技创新人才的有效方式，中国科协和教育部自2013年开始共同组织实施中学生科技创新后备人才培养计划（简称“英才计划”）。 “英才计划”旨在选拔一批品学兼优、学有余力的中学生走进大学，在自然科学基础学科领域的著名科学家指导下参加科学研究、学术研讨和科研实践，使中学生感受名师魅力，体验科研过程，激发科学兴趣，提高创新能力，树立科学志向，进而发现一批具有学科特长、创新潜质的优秀中学生，为“基础学科拔尖学生培养计划”输送后备力量，并以此促进中学教育与大学教育相衔接，建立高校与中学联合发现和培养青少年科技创新人才的有效模式，为青少年科技创新人才不断涌现和成长营造良好的社会氛围。 中学生“英才计划” ID：zxsycjh 数学|物理|化学|生物|计算机 |
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