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课程育人•博士讲坛（十九期）| 张悦旸：太空中的神秘灯塔——脉冲星 ——“博士讲坛”（第十九期）综述
作者：
张悦旸、马岚
来源：
华师一科教处
访问量：
2024-10-16
2024年10月11日下午，“博士讲坛”（19期）在我校艺术中心一号报告厅如期开讲。学校邀请高一年级11班、12班、13班、14班、15班、16班的同学到现场聆听，华师一科教处方钢主任、高一年级部分老师和班主任参加了讲座。本期“博士讲坛”特邀我校高二年级物理教师、中国科学院大学博士张悦旸担任主讲人，她以“太空中的神秘灯塔——脉冲星”为主题，为高一年级师生带来了一场拓展科学视野的讲座。
“课程育人·博士讲坛”（第十九期）主讲人张悦旸博士，是北京大学本科，中国科学院大学博士，研究方向为银河系恒星结构，脉冲星物理。2021年入职华中师大一附中，目前任高二年级I部物理教师，从事高中物理教学工作。
主讲人：张悦旸博士
天体物理学是天文学和物理学的分支，是一门研究天体和宇宙现象的科学。它运用物理学的技术、原理和方法，解释和提示天空中的奥秘。天体物理学距离现实生活十分遥远，本次讲座，张悦旸博士以其稳健而理性的教学风格，通过介绍太空中一颗独特的星体——脉冲星的发现历程、物理性质和形成机制以及它在科学研究中发挥的作用和前沿应用，让学生了解天体物理学的研究手段和研究方法，领略天体物理学之美。
讲座中，张悦旸博士主要向同学们介绍天体物理学的研究内容和天文观测方法，拓展知识面。因此，她选取了一类特殊的天体脉冲星，其观测手段不同于常见恒星，观测现象及形成机制的基本解释反而简单朴素，只需用基本物理规律来进行阐述，学生就能快速理解。
在师生互动环节，同学们的问题集中在脉冲星的脉冲辐射的形成原因上。例如：从脉冲星的物理模型上来看，脉冲星的辐射束到达地球时图像面积应该是比较大的，而从观测的脉冲轮廓来看图像很小，这是为什么？这样的问题，一方面说明同学们对讲座中介绍的脉冲星的形成机制有清晰的理解，并开始深入思考和探究，另一方面也反映了同学们对于天文观测手段是陌生的。脉冲轮廓的尖锐反映的是辐射扫过地球的时间很短，这是时间尺度上的信息，与空间成像的图像无关。
张悦旸博士为本次讲座的准备工作花了很长一段时间，她最初的选题是恒星演化，但发现涉及的专业知识过于复杂，很难在短短四十分钟内让学生明白，不得不全盘推翻。后来，张悦旸博士不断思考和寻找合适的主题，最终选定了脉冲星这一主题内容。
在准备过程中，张悦旸博士翻阅多部专业教材，查询网络资料，搜寻历史图片，并对一些知识细节进行了多番求证，确保讲座的知识传达不出现错误。为了找到恰当的生活情境用来与脉冲星模型作对比，张悦旸博士查找了大量新闻素材和花样滑冰的视频素材，最终选定的两个视频片段，成功地帮助同学们在短时间内猜出了脉冲星的理论模型。
对于每个人来说，浩瀚星空向来有莫名的吸引力。本次“博士讲坛”的内容满足了同学们对浩瀚星空的好奇与向往，认识了一类独特的星体脉冲星，并在这一认识过程中了解天体物理学的研究内容和研究方法，发现高中物理知识和神秘星空之间的联系。讲座还介绍了我国在脉冲星的观测、研究和应用领域的前沿成果和技术，体现了我国在前沿科研领域的飞速发展和优势地位，激发了同学们的爱国情怀和民族自豪感。张悦旸博士在讲座即将结束之时，给同学们送上寄语，希望同学们努力学习，树立远大志向和崇高理想，勇敢地攀登科学高峰，以科学报国。
本次“博士讲坛”的现场非常安静，同学们专注地聆听来自远太空传来的神秘信号，那是由中国天眼观测到的脉冲星发射的电磁波转化为声信号的音响，同学们被张悦旸博士介绍的主题内容吸引住了，他们眼中闪烁着光，脸上呈现欣喜的笑容，他们好学的神情令在场所有老师们欣慰，更是对张悦旸博士此次“博士讲坛”最好的回馈。
附：学生听后感
高一16班：张意扬
一篇《天问》，屈原向无垠宇宙发出无穷探问，回应他的是亘古宇宙的荒芜与沉寂。实际上，在那遥远的星海间，无数脉冲星正一刻不息地向他发送脉冲信号，仿佛神圣而庄严地回答着：“我在，我在。”千年前的屈原对此一无所知，今天的我们却有幸在华师一“博士讲坛”中一探脉冲星的神秘面纱。从天体测量到亿万星辰的诞生与衰亡，张老师以其从容不迫、科学理性的授课风格，为我们推开一扇扇新世界的大门。在地球上忙碌了十五载的我，第一次感受到，夜幕中那一颗颗微芒的星子间，充盈着怎样一种不可名状的高贵与神秘。感谢张老师，为我拆开这一份来自宇宙的赠礼，一份守宙级的浪漫。
高一16班：赵奕儒
这次的“博士讲坛”，张老师（博士）以一段中国天眼观测到的脉冲星发射的电磁波转化为声信号的视频开场，充分地调动了我们的学习兴趣，让我们认真投入到讲座，想对脉冲星一探究竟。同时，张老师在整个讲座中，以花样滑冰等例子作比，让角动量守恒原理等深奥的知识变得生动形象，通俗易懂，更让我们从构成、发现历史、周期等多方面深入了解脉冲星！
高一16班：刘依辰
在聆听张博士的讲座前，我对守宙探测及脉冲星都所知甚少。讲座刚开始，张博士便用一个神秘而有趣的视频将我们带入了一个充满科技感的脉冲星世界，接着深入浅出地讲解了脉冲星信号的接收、发现历史及其形成原理。过程中，脉冲星形成时所蕴含的角动量守恒知识使我惊喜地发现高中物理知识与字宙探测这类尖端科技的紧密联系，并对未来的人生通路充满了憧憬。最后，张博士还介绍了脉冲星监测的应用前景，增添了我投身科研事业的坚定决心。我们要坚持科技是第一生产力，为科技强国建设贡献力量。
高一12班：方泽莹
今天的“博士讲坛”，张博士从天体测量学、天体力学、天体物理学三个方面开始，向我们介绍了各种天文观测的先进仪器以及方式，并且通过乔慧琳的脉冲星信号探测史阐述了信号产生的原理。我觉得张博士讲得十分精彩生动，拓展了我的知识面，让我受益良多！
高一12班：张雨薇
张老师给我们带来精彩的“脉冲星”科普讲座，开场十三个脉冲星的声音信号让我们感受到太空的神秘。接下来她一一介绍脉冲星的发现史与观测脉冲星的方法与应用。张老师带领我们回望过去，着眼于现实，展望未来，呈现出脉冲星研究的漫漫长路。这种求真务实、勇于探索、勇攀高峰的科学家精神令人动容。
高一12班：董致远
张老师以深入浅出的方式，将脉冲星的来龙去脉及对其前沿研究娓娓道来。印象很深的一点是，她从疫情中的防疫现象与花样滑冰运动员的优美动作入手，抽丝剥茧般引出了脉冲星的产生原因——角动量守恒原理。在脉冲星的研究历程中，我不禁为一代代科学家求真务实的科学态度与对科学研究的纯粹热爱深深触动。
而在对其的前沿研究中，一批批中国科学家的涌现与中国在此领域的研究成果也令人心潮澎湃。
高一11班：李宙谦
听完讲座，我激动的心情难以言表。张老师今天的分享以“脉冲星”这一天文概念为核心，围绕着与其相关的话题进行介绍。既给我们普及了物理学的基本知识，又层层递进由浅入深，用通俗易懂的方式让我们对于脉冲星的原理、价值等有了大致的了解。它唤起了我心中对于浩瀚宇宙的向往，又加深了对于美妙的物理学的热爱。今后，我必将心怀这份热爱与理想，努力学习物理学的基本知识，培养严谨求实的科学精神，争取为探索与突破科学边界，建设社会主义现代化强国做出自己的贡献。
高一11班：黄辰煊
张老师从视频引入主题，层层递进，由浅入深。从介绍天体物理学，再到天体光谱，再到射电波段，最后引出脉冲星，就是定时向外界发射带电粒子的天体。听了张老师的讲座，我了解到天体物理学是多么的神秘而充满魅力。无论以科学价值还是前沿应用都是如此。我也希望以后能成为像张老师一样的科研工作者，为国家科学研究添砖加瓦。
高一11班：张博宇
这个讲座主要围绕脉冲星展开。现代，有人在接收无线电波时，发现每隔1.33 S信号就会增强，这不禁引人探究与深思。不久，也有很多人在不同地方得知每隔一会就会出现这样的情况，但频率略有差异。科学家发现，这是一些中子星影响的结果，它们的质重不到太阳的两倍，但半径仅20km，密度极大，根据角动量守恒原理可知它们转动速度极快，一些粒子通过双星吸积加速向磁场两边放射，使我们在0.1-10S内便能观测到一次。在这之中，毫秒脉冲星因其稳定与精准被应用为时钟，脉冲轮廓差异与对其本质的研究也可以应用于探测引力波与引力探针，其他的仍还待我们去探索。
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