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21、 论文与星空 ...
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大三的秋天,顾淮和林知远开始准备毕业论文。天文学系的毕业论文要求很高,需要独立完成一个研究课题,或者参与导师的项目并做出实质性贡献。
他们选择了陆明推荐的课题——“利用凌星法寻找系外行星的信号处理优化”。这个课题结合了天文观测和数据处理,难度不小,但很有意义。
“凌星法的原理我们都知道,”陆明在他们的第一次课题讨论会上说,“但当行星从恒星前面经过时,恒星亮度的变化非常微小,通常只有千分之一甚至更小。如何从噪声中提取这个微弱的信号,就是你们要解决的问题。”
顾淮看着电脑屏幕上Kepler望远镜的数据曲线,那些微小的波动几乎淹没在背景噪声中。“确实很难。”
“但也不是不可能。”林知远调出一个算法,“我们可以尝试用小波变换,它能在时域和频域同时分析信号。”
陆明点头,“这个思路可以。你们先写一个文献综述,了解前人的工作,然后设计自己的算法。”
接下来的几个月,他们泡在图书馆和实验室里。白天上课,晚上查文献、写代码、分析数据。小公寓的书桌上堆满了论文打印稿,屏幕上总是开着编程界面。
“累吗?”一个凌晨两点,顾淮问正在调试代码的林知远。
“有点。但很有意思。”林知远伸了个懒腰,“感觉自己真的在做科研,而不是仅仅学习。”
“嗯。”顾淮递给他一杯热牛奶,“休息一下吧,明天再继续。”
但林知远摇头,“这个bug今天必须调出来,不然睡不着。”
这就是科研的魅力——那些看似无解的问题,那些让人头秃的bug,一旦解决,带来的成就感无与伦比。
十一月底,他们终于写出了第一个版本的程序。用Kepler的公开数据测试,能够检测出已知行星的凌星信号。
“成功了!”看到屏幕上清晰的凌星曲线时,林知远激动地抱住顾淮。
“还没完全成功,”顾淮冷静地说,“误报率还有点高,需要优化。”
“我知道。但至少证明了我们的思路可行。”
他们把这个阶段性成果报告给陆明,后者很满意:“不错,比预期进展快。接下来要降低误报率,提高检测灵敏度。另外,可以试试用更复杂的数据集。”
更复杂的数据集意味着更艰巨的挑战,但他们不畏惧。
十二月,北京下雪了。实验室的窗外飘着雪花,室内的电脑风扇嗡嗡作响。顾淮正在修改算法的一个参数,林知远在处理新的观测数据。
“顾淮,”林知远突然说,“你看这个信号。”
屏幕上显示着一段恒星的光变曲线,在某个时间点有一个微小的下降,然后又恢复正常。
“可能是凌星,”顾淮凑近看,“但太微弱了,也可能只是噪声。”
“我做个显著性检验。”林知远快速编写代码。
结果出来,p值小于0.05,意味着这个信号不太可能是随机噪声。
“有可能是新行星?”林知远眼睛发亮。
“需要更多数据确认。”顾淮虽然谨慎,但心跳也加快了,“如果真的是新行星...”
他们没有声张,继续分析。用不同的方法验证,结果都指向同一个结论——这个微弱信号很可能是一颗新的系外行星,大小和地球相近,轨道周期大约300天。
“需要报告给导师吗?”林知远问。
“再确认一下。”顾淮说,“如果是真的,这将是我们的第一个发现。”
他们熬了一个通宵,用各种方法交叉验证。天亮时,结论依然成立。
“我认为可以报告了。”顾淮终于说。
他们约了陆明和导师陈教授。在陈教授的办公室里,两人紧张地展示他们的发现。
“Kepler-452b的数据里,”林知远指着屏幕,“我们发现了一个微弱的二次信号,经过分析,可能是另一颗行星,暂命名为Kepler-452c。”
陈教授仔细看着数据,“信号确实很微弱。你们用什么方法提取的?”
“我们改进了小波变换算法,加入了自适应阈值...”顾淮讲解他们的方法。
陈教授听完,沉默了片刻,“方法有创新性。但还需要其他望远镜的数据确认。这样吧,我联系一下国外的合作者,看看能不能申请其他望远镜的观测时间。”
走出办公室时,两人手心都是汗。
“陈教授没有否定我们。”林知远小声说。
“但也没有完全肯定。”顾淮说,“科学就是这样,要严谨。”
接下来的几周,他们继续优化算法,同时等待其他望远镜的观测结果。陈教授联系了夏威夷的凯克望远镜和智利的甚大望远镜,申请了观测时间。
等待是煎熬的。每一天,他们都会检查邮箱,看有没有新数据。每一天,都带着希望和焦虑入睡。
一月中旬,数据终于来了。凯克望远镜的光谱数据,可以测量恒星的径向速度变化——如果真有行星,恒星的径向速度会有周期性变化。
“有了!”林知远分析数据时激动地喊道,“确实有周期性变化,周期和凌星信号吻合!”
这意味着,这颗行星的存在得到了独立方法的确认。
他们再次去见陈教授,这次带着更充分的证据。
“干得漂亮。”陈教授看着两份互相印证的数据,难得地露出了笑容,“这个发现很有价值。我建议你们写一篇论文,投给《天体物理学报》。”
《天体物理学报》是天文学领域的顶级期刊之一。听到这个建议,两人都惊呆了。
“我们...能行吗?”顾淮问。
“为什么不行?”陈教授反问,“你们做出了实质性贡献,方法有创新,发现了新天体。完全符合发表标准。”
论文写作开始了。这是比研究更困难的工作——要把复杂的过程用简洁准确的语言描述出来,要符合学术规范,要有逻辑性,要有说服力。
他们分工:顾淮负责方法部分,林知远负责结果和分析部分,引言和结论一起写。每天晚上,小公寓里都是键盘敲击声和讨论声。
“这个句子不够简洁。”
“这个图需要重做。”
“参考文献格式不对。”
有时候会争论,但总是能找到共识。因为他们的目标一致——完成一篇高质量的论文。
二月底,初稿完成。陈教授和陆明都提了修改意见。他们根据意见修改,一遍又一遍,直到满意。
三月初,论文正式投稿。投稿系统显示“Submitted”的那一刻,两人相视一笑。
“现在呢?”林知远问。
“等。”顾淮说,“可能是几个月,也可能是一年。”
等待期间,他们继续其他工作。毕业论文还要写,课程还要上,生活还要继续。
四月的北京,柳絮飞舞。他们去颐和园看花,去后海划船,像普通情侣一样约会。科研很苦,但生活很甜。
“顾淮,”在颐和园的游船上,林知远突然说,“如果论文被接受,你会不会觉得...我们是真正的天文学家了?”
“我们现在也是。”顾淮划着船,“发现新行星,优化算法,写论文...这些不都是天文学家的工作吗?”
“但感觉不一样。”林知远看着水面,“感觉我们真的在推动知识的边界,哪怕只是一点点。”
“一点点也是推动。”顾淮说,“而且,我们还会继续推动更多。”
五月,他们收到了审稿意见。三个审稿人,两个给正面评价,一个提了很多问题。
“需要大改。”顾淮看着审稿意见,“但还好,没有直接拒稿。”
“那我们改。”林知远说,“一个一个回答审稿人的问题。”
新一轮的修改开始了。这次更难,因为要回应审稿人的质疑,要做额外的分析,要补充更多的数据。
但他们不气馁。科学就是这样,在质疑中前进,在批评中完善。
六月初,修改稿重新提交。这次等待的时间短一些,七月底就收到了接收通知。
“Accepted!”林知远看到邮件时,直接从椅子上跳起来,“我们的论文被接受了!”
顾淮也激动了,但他更冷静,“看看编辑的邮件,有没有需要修改的地方。”
确实,还有最后的格式调整和语言润色。但这些都是小事,最重要的是——论文被接受了。
他们把这个消息告诉陈教授,后者也很高兴:“恭喜。这是你们科研生涯的正式开始。”
当晚,他们庆祝了一下。没去高级餐厅,而是在家里煮了火锅。热腾腾的火锅,冰镇的啤酒,简单的幸福。
“顾淮,”林知远举杯,“为我们的第一个发现。”
“为我们的第一个发现。”顾淮和他碰杯。
啤酒的泡沫在杯子里翻腾,就像他们此刻的心情——激动,兴奋,充满希望。
八月,论文正式在线发表。标题是《Kepler-452系统中一颗新地球大小行星的发现及信号处理方法改进》,作者:顾淮,林知远,陆明,□□(陈教授)。
系里的网站报道了这个成果,同学们纷纷祝贺。苏雨特意来实验室找他们:“太厉害了!本科就能发《天体物理学报》!”
“运气好。”顾淮谦虚地说。
“不,是实力。”苏雨认真地说,“你们俩一直很努力,这成果是应得的。”
确实,这成果背后是无数个日夜的努力,是无数的尝试和失败,是坚持不懈的探索。
九月初,新学期开始。他们升入大四,即将面临毕业和未来的选择。
“毕业后想做什么?”顾淮问。
“继续读研,”林知远毫不犹豫,“然后读博,做研究。你呢?”
“我也是。”顾淮说,“我们一起。”
他们开始准备研究生申请。陈教授愿意继续指导他们,这意味着他们可以留在北大直博。
“直博要五年,”林知远看着申请材料,“五年后,我们就真的成为天文学家了。”
“嗯。”顾淮握住他的手,“一起。”
申请材料提交后,又是等待。但这次他们不紧张了——有发表论文的经历,有陈教授的推荐,他们的申请很有竞争力。
十月,录取通知来了。两人都获得了北京大学天文学系直博生的资格。
“看来我们还要在北京待五年。”林知远说。
“不好吗?”
“好极了。”林知远笑了,“和你在一起,在哪里都好。”
秋天的北京最美。他们又去了颐和园,看红叶,看湖水,看天空。
“顾淮,”林知远突然说,“等我们博士毕业,就去国外做博士后吧。去夏威夷,或者智利,或者欧洲...去看世界各地的星空。”
“好。”
“然后找一个教职,继续做研究。”
“好。”
“然后...结婚。”
顾淮转头看他,“结婚?”
“嗯。”林知远认真地说,“虽然现在法律还不允许,但我们可以办一个仪式,请家人和朋友。等法律允许了,再正式登记。”
“好。”顾淮眼睛有些湿润,“都听你的。”
他们在夕阳下接吻,红叶飘落,像在为他们祝福。
从高中到大学,从本科到直博,从发现新行星到发表论文...这一路走来,有汗水,有泪水,有挫折,有成功。
但最重要的是,有彼此。
夜晚,他们回到公寓。林知远打开电脑,继续写他们的故事——现在已经写到大学部分了。
“你说,我们的故事会有多少人看?”他问。
“不知道。”顾淮说,“但至少我们会看,我们的孩子会看,我们的孙子孙女会看。”
“会有孩子吗?”
“可以领养,或者用其他方式。”顾淮说,“重要的是,我们会有一个家。”
“嗯。”林知远靠在他肩上,“有你的地方,就是家。”
窗外,北京的天空难得地晴朗,能看到几颗星星。虽然不如乡下的星空灿烂,但足够指引方向。
就像他们的爱,虽然不被所有人理解,但足够照亮彼此的人生。
论文发表了,博士录取了,未来清晰了。但他们的故事还在继续,在实验室里,在望远镜前,在星空下,在彼此的心里。
爱和科学,都是探索未知的过程。而他们幸运地,同时拥有这两样最美好的事物。
夜深了,但他们的灯还亮着。因为探索永无止境,爱也永无止境。
在这座古老又现代的城市里,两个年轻人继续他们的旅程——向着知识的边界,向着爱的深处,向着共同的未来。