本文转载自豆瓣，原作者：方和斐，原文链接：如何自学天体物理：从高中到博士
经常听到人说，我对天文简直太好奇了，天文学家简直就是我的梦想职业啊！但可惜时不我待，岁不我与，当年上学时只想着追求荣华富贵了，留下了一辈子的遗憾。
假设说这话的你已经具有高中的知识水平，对神秘的宇宙充满了好奇，感受到了洪荒之力在体内不断涌动，预感到了天体物理冥冥中的召唤！这时候你想，你能不能借助万能的互联网，自学成一个天体物理学专家呢？
Well，在这个知识共享的时代，自己修炼成专家虽然不可能，但学好基础知识，做个合格的pre-doc还是可以的。这个教程就是为这样的自我训练而准备的。按顺序学完这个教程，你就达到天体物理博士的预备水平了！
（“学完”的意思是，提起任何一个知识点，你都能在不查阅的情况下讲出来。）
一、大学低年级
你现在高中毕业，拥有了初等数学的简单知识，大概知道立体几何、圆锥曲线、导数和排列组合是怎么回事了。但是——当然——这些都和科研用的数学没什么关系。
你需要高等数学。
- 微积分
作为高等数学入门，先来点微积分吧。微积分一般是两个学期的量，正常教学大概一周6到8个小时，按照一学期18个教学周计算，需要250个小时学习时间。
美式教材叙述不厌其烦，细节满满。厚厚的一大本，太适合自学了：
托马斯微积分9.4[美] Joel Hass [美] Maurice Weir [美] Christopher Heil / 2003 / 高等教育出版社
用另外一套也差不多，原作者数学家通过卖这套书成为了亿万富翁：
微积分（上册）8.9James Stewart / 2004 / 高等教育出版社
微积分（下册）评价人数不足史迪沃特 / 2004 / 高等教育出版社如果美式教材太简单，不能满足你的征服欲，那么试试俄式教材，它的难度高于天文本科的要求。刷完这三本，你可以自信地说自己“学完了”微积分：
微积分学教程（第1卷）9.4Г.М.菲赫金哥尔茨 / 2006 / 高等教育出版社
微积分学教程（第2卷）9.5F.M.菲赫金哥尔茨 / 2006 / 高等教育出版社
微积分学教程（第3卷）9.5Г.М.菲赫金哥尔 / 2006 / 高等教育出版社- 线性代数
古典的微积分结束之后，再来点近一百年根据自然科学需要才发展出的数学。一周6小时，一个学期18周，大约100小时。
既然是自学，再来点讲解详细生动的美式教材：
线性代数及其应用（原书第5版）9.6[美] David C. Lay [美] Steven R. Lay [美] Judi J. McDonald / 2018 / 机械工业出版社
另一本美式教材也行：
线性代数（原书第9版）9.2[美] 史蒂文 J.利昂 著 / 2015 / 机械工业出版社稍微进阶些的线性代数教材则有：
线性代数应该这样学9.0Sheldon Axler / 2009 / 人民邮电出版社- 编程语言
未来的科研，无法离开编程。从事模拟、计算方向，当然需要编程能力。即便不需要计算机做繁重的工作，编程画个图、建个网站，也是很常见的需求。
在编程之前，你需要先认识计算机是怎么回事。计算机我们很常用，但你可能对它各个部分的原理还没有具体了解。这时候可以把这本书当科普，浏览着看大约30到50小时：
深入理解计算机系统（原书第3版）9.7Randal E.Bryant David O’Hallaron / 2016 / 机械工业出版社
编程训练最好和线性代数并行，因为线性代数里面有很多内容很符合编程思路。低年级的编程是打基础型的训练，所以要选一个“经典”的语言。一门语言大约一周4到6课时、一个学期18周，但可能要花一倍的课余时间写代码，总共大约200小时。你可以选一门学习，比如C语言：
C程序设计语言9.4（美）Brian W. Kernighan （美）Dennis M. Ritchie / 2004 / 机械工业出版社
或者C++：
C++ 程序设计语言（第 1 - 3 部分）（原书第 4 版）9.4Bjarne Stroustrup / 2016 / 机械工业出版社
编程以实践为主，通常来说这门课需要独立完成一个小项目，比如贪吃蛇之类的小游戏。
- 大学物理
你在高中里已经接触了一点物理了，但那些物理定律基本没有提供过证明，因为你没有学过微积分。现在有了强大的数学工具，你终于可以了解那些著名的物理名词了。大学物理一周8课时，两个学期各18周，共计约300小时。
大学物理可以用一套合集性质的书来学习，比如：
费恩曼物理学讲义（第1卷）9.5Richard P. Feynman Robert B. Leighton Matthew Sands / 2005 / 上海科学技术出版社
费恩曼物理学讲义（第2卷）9.5（美）Richard P.Feynman,Robert B.Leighton,Matthew Sands （美）莱顿 Matthew Sands / 2006 / 上海科学技术出版社
费恩曼物理学讲义 第3卷9.6Richard P. Feynman Robert B. Leighton Matthew Sands / 2006 / 上海科学技术出版社
也可以用分册的书来学习，比如：
新概念物理教程.力学8.7赵凯华 罗蔚茵 / 2004年7月 / 高等教育出版社
新概念物理教程·热学8.8赵凯华 / 2005 / 高等教育出版社
新概念物理教程 电磁学(第二版)8.4赵凯华 陈熙谋 / 2006 / 高等教育出版社
光学/新概念物理教程8.2赵凯华 / 2004 / 高等教育出版社
新概念物理教程――量子物理8.1赵凯华 罗蔚茵 / 2008 / 高等教育出版社大学物理按理来说需要配套实验课程，那主要是为了培养规范的实验意识。但自学没有实验室设备，所以只能不做了——正好以后搞天体物理也基本不进实验室。
- 英语
英语是科研界的通用语言，尤其天文还是一个国际化的学科。学英语的目标是能自如地用英语进行学术对话，用英语进行论文和公文写作，熟练地阅读英语教材和论文。
这基本就是托福考试的目标，所以可以直接使用托福教材。一般来说，备考托福高分的推荐学习时长是600小时，跨度1到3年。
有时候英语会分成好几门不同的课，散布在大学不同阶段。省事起见，下面一次性推荐完最具深度的参考书，如果能背过全部的内容，基本可以达到同龄母语者的学术语言水平：
Oxford Guide to English Grammar评价人数不足John Eastwood / 1994 / Oxford University Press
Merriam-Webster’s Collegiate Dictio9.6Inc. Merriam-Webster / 2003 / Merriam-Webster
On Writing Well9.1William Zinsser / 2008 / HarperCollins Publishers, New
为未来去小语种国家做科研而准备的话，还得再背一本小语种。比如：
THE OXFORD-DUDEN PICTORIAL SPANISH目前无人评价/ 1995 / 未定义出版社- 天文学概论
这时候你对天文学只有个朦胧的意识，对于未来能干什么还不是很了解。所以，你需要建立起一堆天文学的基本概念。这时候，概论类的课本登场了。它们通常需要2学期36周，一周4个课时，总共大约150小时。比如：
Fundamental Astronomy评价人数不足2017 / Springer或者：
Astronomy Today9.1Eric Chaisson Steve McMillan / 2007 / Pearson Addison Wesley
这套书有中译版，按照章节分成了一册一册：
今日天文 太阳系和地外生命探索9.5[美] 埃里克.蔡森 [美] 史蒂夫.麦克米伦 / 2016 / 机械工业出版社
今日天文 恒星：从诞生到死亡9.5[美] 埃里克.蔡森 [美] 史蒂夫.麦克米伦 / 2016 / 机械工业出版社
今日天文 星系世界和宇宙的一生8.4[美] 埃里克.蔡森 [美] 史蒂夫.麦克米伦 / 2016 / 机械工业出版社就这样，在轻松愉快的氛围中，我们不费吹灰之力，只用不到1700小时就把低年级的课程给学完了。
要知道，在很多优秀大学，低年级的大学生基本上也靠自学通过考试。如果你想未来有资格申请一流大学的博士，除了在上面说明的时间内完成学习之外，你还需要找配套的习题集来做（付出大约0.5至1倍课程时间），以保证至少90%的课后习题正确率。
学完基础课程、具有了学习天文专业课的门槛资格后，下面我们再学真正有专业意义的课程。
二、大学中年级
和许多其它理工科一样，天体物理也需要学习四大力学。但这里说的四大力学和偏工程的专业有很大不同，它们分别是：
- 理论力学
理论力学是基于牛顿理论的经典力学，和工科开设的这门课不同，天文方向主要关注点不在刚体运动，而在于哈密顿体系下的动力学。学习这门课是未来学习天体力学、星系动力学的基石。课程安排是一学期18周、每周8小时，共约150小时。比较常用的教材有：
经典力学8.7Herbert Goldstein / 2005 / 高等教育出版社另外有两册深入浅出的德式教材我比较喜欢：
经典力学9.5Walter Greiner / 2007 / 世界图书出版公司
经典力学评价人数不足Walter Greiner / 2008 / 世界图书出版公司还有一册教材也可以参考着看看：
经典力学 第5版评价人数不足T.W.B.基布尔，（英）F.H.波克夏 / 2018 / 世界图书出版公司如果想挑战一下难度，可以用：
力学9.6П.Д.朗道 Е.М.栗弗席兹 / 2007 / 高等教育出版社- 热力学与统计力学
这门课可以和理论力学同期学习。这是一门优雅而完善的学科，它的框架自从创立后几乎不再改变，未来在恒星物理中应用价值很大。课时和理论力学一样是150小时。
国内的教材一般分成两部分，前半部分纯热力学视角，后半部分纯统计物理视角，所以这门课对应的教材也比较杂。比较适合自学的教材有：
Thermodynamics and an Introduction9.6Herbert B. Callen / 1985 / Wiley
还有从统计物理方面入手的：
Statistical Physics of Particles8.7Mehran Kardar / 2007 / Cambridge University Press
Statistical Physics of Fields10.0Mehran Kardar / 2007 / Cambridge University Press
有一本中文课本也被广泛推荐：
热力学9.5王竹溪 / 2014 / 北京大学出版社我个人用德式教材很顺手，这一套书是连续的：
热力学和统计力学8.3Walter Greiner Ludwig Neise Horst Stöcker / 2004 / 世界图书出版公司
当然，追求深度的话永远可以看看朗道：
统计物理学 I（第五版）9.8Л.Д.朗道 Е.М.栗弗席兹 / 2011 / 高等教育出版社- 数学物理方法
学完前两门力学后还要插入一门数学课，这门课讲的是解物理题使用的数学技巧。物理问题常常产生一些特殊函数和情景，这些情景仅仅用微积分和线性代数是解决不了的，物理学家需要借用前人数学家的求解办法。如果不掌握这门课，后续学习其它力学课会很吃力。
这门课和四大力学需求的课时量相同，一共150小时。常用的课本有：
Mathematical Physics9.6Sadri Hassani / 1999 / Springer还有一本中文课本也适合自学，可惜没有复变函数：
数学物理方法9.7顾樵 / 2012 / 科学出版社最后，追求深度的话还有一套大厚书：
Methods of Mathematical Physics (2评价人数不足Richard Courant D. Hilbert / 1989 / Wiley-Interscience
注意数学系也开这门课，但和天体物理的侧重点是不一样的。数理方法包含若干子领域，如果你有特殊需求，还得去学其中某（几）个领域，比如偏控制方法的领域，可能需要学习傅立叶变换：
Fourier Analysis9.7Elias M. Stein Rami Shakarchi / 2003 / Princeton University Press
- 电动力学
接下来是四大力学里相对略简单的一门——电动力学（包含狭义相对论），也就是电场、磁场相关的科学。因为天体的光就是电磁场，这门课未来在天体辐射中应用很广。课时安排依然是150小时。这本教材被用得最多：
电动力学导论8.4David J. Griffiths / 2014 / 机械工业出版社德式教材也是有的：
经典电动力学评价人数不足Walter Greiner / 2005 / 世界图书出版公司在啃厚书之前，可以先浏览一本薄薄的中文教材，建立概念：
电动力学简明教程8.0俞允强 / 2000 / 北京大学出版社- 量子力学
四大力学只剩下最难的一门，也是最为著名的一门。说实话除非做某个特定的小领域（比如极为理论化的高能天体物理），量子力学在天体物理中应用很少，这门课在未来主要作笑谈风生之用。学的时候不关注哲学，而关注数学技巧。课时仍然是150小时。用得最多的教材是：
量子力学概论9.2大卫·J·格里菲斯 / 2009 / 机械工业出版社另外一本有名的教材是：
现代量子力学9.6J.J.Sakurai Jim Napolitano / 2011 / 世界图书出版公司朗道也可以看，但最好是用别的书大致学过第一遍后再来看：
量子力学 （非相对论理论） （第六版）9.6Л.Д.朗道 E.A.栗弗席兹 / 2008 / 高等教育出版社德式教材也有：
Quantum Mechanics评价人数不足Walter Greiner / 2000 / Springer四大力学学完后，可以用这本书再复习巩固一遍。它是我国上世纪为突击培训恢复高考后第一批研究生而写的，一册书串联了四大力学的所有内容：
理论物理基础8.8彭桓武 / 2011 / 北京大学出版社- 流体力学
四大力学结束了，但物理部分的训练还没有结束。流体力学在现代天体物理中应用很广，从恒星到星系，很多天体物理系统都可以作为流体看待。课时比四大力学略少一点，一周6课时、一学期18周，大约100小时。
个人觉得适合入门、物理理念清晰流畅的课本有：
普朗特流体力学基础8.6H.欧特尔 等 / 2015 / 科学出版社中文的课本也可以用，不过注意不要学成工科的流体力学了，找教材的时候要找物理系的，比如：
流体力学(上册)8.4吴望一 / 1982年08月 / 北京大学出版社
流体力学（下册）8.4吴望一 / 1983 / 北京大学出版社另外朗道也可以看：
流体动力学 (第5版)9.6Л.Д.朗道 Е.М.栗弗席兹 / 2012 / 高等教育出版社- 原子物理
你也许觉得既然学过了“高级”的量子力学，就没必要学原子物理了，这种思想其实是不对的。这门课虽然从唯象的玻尔定律出发，并未像量子力学那样追溯到最本质的底层过程，但是却因此更为实用，提供了简洁的计算方法。课时安排和流体力学一样都是100小时。
推荐的教材有：
Atomic Physics9.1Christopher J. Foot / 2005 / Oxford University Press
还有一本祖师爷写的教材也适合入门：
Atomic Physics评价人数不足Born, Max / 1989 / Dover Pubns如果对特定的方向感兴趣，也可以再看看相关的书，比如核物理：
Nuclear Physics in a Nutshell评价人数不足Carlos A. Bertulani / 2007 / Princeton University Press
如果你特别想搞清楚原子物理和量子物理之间是什么关系，还可以看看这本书：
原子和量子物理学（第7版）目前无人评价H.Haken H.C. Wolf / 2015 / 世界图书出版公司- 光学
和摄影一样，天文也是一门用光的艺术。为了未来和望远镜这种光学仪器打交道，你需要学一点比大学物理更深入的光学。光学并不是一门难课，课时安排同样是100小时。难度略高的经典课本有：
光学原理9.6马科斯·玻恩（Born.M.） 埃米尔·沃耳夫（Wolf.E.） / 2009 / 电子工业出版社另外一本比较详尽的教材是：
Optics9.0Hecht, Eugene / 2001 / Addison-Wesley原子物理、流体力学、光学可以和四大力学并行学习。
- 概率论与统计学
和四大力学并行，还得加两门数学课。如果要评出一个天文学家使用最广的数学工具，那恐怕是概统无疑了。天文常常和大数据打交道，这类现实问题都需要用统计方法来分析，未来会不断地重提，所以打下一个好基础很重要。一个周大约3课时，一学期18周，大约50小时。自学适合的课本有：
概率导论 (第2版·修订版)9.2[美] Dimitri P. Bertsekas [美] John N. Tsitsiklis / 2016 / 人民邮电出版社
或者：
概率论导论（翻译版）9.2Joseph K.Blitzstein Jessica Hwang / 2019 / 机械工业出版社
以及麻省理工用的课本：
概率统计9.3（美）Morris H．DeGroot （美）Mark J．Schervish / 2012 / 机械工业出版社
还有一本例子特别多的美式教材：
概率论基础教程（原书第9版）9.1（美）Sheldon M. Ross / 2014 / 机械工业出版社国内有本特别针对天文的教材，从概率论向外拓展了很多内容，但似乎绝版了：
天文测量数据的处理方法评价人数不足丁月蓉 郑大伟 / 1990 / 南京大学出版社- 数值分析
如何使用计算机来处理数学问题也是一门学问，叫做数值分析或者数值方法、数值计算。有很多物理问题不能解析解决，必须要靠计算机来逼近解（几乎所有现在还没解决的物理问题都是如此）。这门课在数学系也有开设，基本内容差不多。课时仍然是50小时，常用的课本有：
数值分析9.3索尔 (Timothy Sauer) / 2010 / 人民邮电出版社还有一本内容不错但翻译不佳的教材：
数值方法：设计、分析和算法实现8.1[美] 安妮·戈林鲍姆 [美] 蒂莫西 P.夏蒂埃 / 2016 / 机械工业出版社
这门课学习的时候要记得写程序来实现习题中的功能，不要只停留在纸笔阶段。
- Python编程
说到写程序，你需要再学一门实用的编程语言。天文界用的最多的是Python，其次是IDL，还有少数人用Fortran。Python的好处是现成的包很多，社区支持很丰富，而且有很多天文软件也是用Python写的。有了C或者C++的基础，学起来应该易如反掌。课时大约一周3小时、一学期18节，共50小时。
你需要先快速地翻一本入门教材，搞清楚这门语言怎么讲：
Python编程9.3[美]埃里克·马瑟斯（Eric Matthes） / 2020 / 人民邮电出版社然后针对性地进行数据处理学习：
利用Python进行数据分析8.6Wes McKinney / 2013 / 机械工业出版社和学习任何一门编程语言一样，学Python一定要做一些实际的项目，比如爬虫等。天文里面常用的库如Astropy、Scipy等，最好也尽早熟悉起来。
这门课是天文系提供的最后一段编程训练。也许你觉得这样的基础太浅层了——我还不会算法、网络、机器学习等一大堆东西呢！那么恭喜，你悟到了一个世界的残酷真相——天文学家写的代码都是垃圾。计算机科学第二专业欢迎你！
- 实测天体物理
天文是观测的学科，实测方法就是搞懂望远镜是如何得到数据，并最终处理出天文观测结果的。这里所说的望远镜观测不是爱好者的那种商用级别拍摄，而是使用配备CCD、激光导星、自适应光学、狭缝光谱仪，甚至原子钟和杜瓦瓶的现代大型地基和空间望远镜，有复杂的数据处理流程。
这门课大约100小时，一周6节课、一学期18个周。国内引入的好教材有：
天体物理方法8.8基钦 / 2009 / 科学出版社另一本书覆盖范围更广，可以用作辅助：
观测天体物理学评价人数不足皮埃尔·莱纳 丹尼尔·鲁昂 弗朗索瓦·勒布伦 弗朗索瓦·米尼亚尔 / 2015 / 中国科学技术出版社
这门课按理说需要和实测同步进行，即去学校里的天文台进行实际观测，然后处理数据、写实验报告，主要目的是建立天文观测的感觉。但自学没有观测条件，好在许多国外网站公布了观测数据，拿来玩一下也可以。
这样，仅使用不到1300小时，我们就学完了大学中段的课程。不过，这个阶段大部分课程需要比较多课后反刍，大概相当于1-1.5倍课程时间。
你也许感受到了，这部分学习安排的进度要比一开始学微积分时快很多，这是因为我们必须要求自己学习的效率随着训练量不断提升，不能一直停留在同样的水平。
三、大学高年级
也许你有些纳闷儿，我们接触的天文课怎么这么少？别着急，剩下的都在本科高年级才教呢。打下物理基础之后，我们终于可以进入天体物理的广泛领域了。
在大部分学校，本科高年级可以选修一些研究生课程。不过，其中只有一部分适合本科学习，比如：
- 天体力学
天体力学是天文的经典分支，它把天体当作力学系统看待，从而求解其运行轨道的规律。这门课程是研究（人造）卫星、小行星、彗星的必备知识。这门课一周6课时、一学期18周，共计大约100小时。
高年级阶段，许多老师都倾向于自己制作课件，成熟的教材比较难找。自学入门可以阅读这本书：
Fundamentals of Astrodynamics评价人数不足Roger R. Bate Donald D. Mueller Jerry E. White / 1971 / Dover Publications还有一本内容较深的教材供参考：
Fundamentals of Astrodynamics and A评价人数不足David A. Vallado Wayne D. McClain / 2007 / Microcosm Press/Springer这门课的中文课本不多，只能挑拣着看。比如这本书缺少证明过程，但可以作为提纲挈领之用：
现代天体力学导论评价人数不足孙义燧，周济林 / 2008 / 高等教育出版社- 球面天文学
从地面上看起来，天体就像附着在天球上运动。球面天文学研究的正是观测天体的视觉效应，也就是天文参考系的问题。这是一门古老的学科，我国至少在春秋时期就已经建立起了成熟的天球参考系。
这门课同样需要100小时，也同样没有丰富的教材可供挑选。几乎唯一一本中文本科教材是：
球面天文学评价人数不足夏一飞 黄天衣 / 1995 / 南京大学出版社国外的教材有两本推荐。一本比较新近的教材是：
Spherical Astronomy目前无人评价Green, Robin M. 编 / 1985还有一本较老，但是内容更丰富：
Textbook on Spherical Astronomy评价人数不足Smart, W. M.; Green, Robin Michael; / 1977
从研究天文的角度来说，这些书中航海定位的部分是不太重要的，反而篇幅更少的银道坐标系变换更加重要。
因为缺乏这方面的教师，大部分物理系下属的天体物理方向并不会专门开设天力和球面课程，而是挑出其中的基础内容，放到天文学概论或者理论力学课程中。在高年级课程中，不同课程之间略有重合很正常。
- 理论天体物理
原则上来说，理论天体物理提供的是比“天文概论”更深一层的天文知识。不过，天体物理这个领域非常宽广，单单一堂课显然不足以涵盖。因此，这门课具体讲什么，往往就由讲授者的专长决定，这在教材中也有所体现。比如这本教材偏重致密星：
天体物理导论8.1徐仁新 / 2006 / 北京大学出版社要想学好这门课，大约需要一周8小时、一学期18周，也就是总共150小时。另一本常见教材是中科院曾经的考研教材，各章节分布均匀。你会发现，书中同时用到了四大力学的知识：
天体物理学（第二版）评价人数不足李宗伟 肖兴华 / 2012 / 高等教育出版社如果上面两本书对你来说太难，可以先用另一本过渡一下：
天体物理学评价人数不足Dan Maoz / 2013 / 世界图书出版公司从自学的角度来说，教材越详细越好。比如这本书，难度介于概论和专著之间，很值得从头到尾看一遍：
An Introduction to Modern Astrophys9.5Bradley W. Carroll Dale A. Ostlie / 2006 / Benjamin Cummings
硬要挑战难度的话，可以钻研印度人写的这套大全集。这套书显然超出了本科的水平，但浑然一体，角度独特：
Theoretical Astrophysics目前无人评价Padmanabhan, T. / 2002
Theoretical Astrophysics目前无人评价T. Padmanabhan / 2001 / Cambridge University Press
Theoretical Astrophysics目前无人评价Padmanabhan, T. / 2000- 广义相对论
学完了理论天体物理，你就已经了解一点儿广相了，但再学一门单独的课会更扎实些。通常来说天文系开设的广相比数学系或者物理系简单，适合初步自学的教材有：
Einstein Gravity in a Nutshell9.5A. Zee [美国] 徐一鸿 / 2013 / Princeton University Press
另外一本也适合入门的薄书：
广义相对论引论(第二版)8.2俞允强 / 2004 / 北京大学出版社还有一本祖师爷写的小册子：
广义相对论9.4狄拉克 / 2011 / 世界图书出版公司还有一本亲切的小书值得一看，它采取讲稿的形式，更着重思维方式的说明：
广义相对论入门评价人数不足Robert Geroch / 2019 / 世界图书出版公司入门之后，真正的学习需要一周6课时、一学期18周，总共大概100小时。常用的教材有：
Gravity9.6James B. Hartle / 2003 / Addison-Wesley或者稍微深一点的：
引力和宇宙学——广义相对论的原理和应用9.8[美]S. 温伯格 / 2018 / 高等教育出版社抑或：
General Relativity9.3Robert M. Wald / 1984 / University of Chicago Press
此外，还有一本书对数学工具的介绍比较全面：
Introducing Einstein’s Relativity评价人数不足Ray d’Inverno / 1992 / Clarendon Press
另一本书在场方程之前的部分铺垫很充分：
广义相对论基础教程9.0Bernard F.Schutz / 2011 / 世界图书出版公司现在的热点物理方向则可以看：
引力:基础与前沿评价人数不足帕德马纳班 (T.Padmanabhan) / 2013 / 北京大学出版社在天文里，广义相对论常常与宇宙学、黑洞、致密星结合起来讲。比如这本较新的书，里面特别提到了引力波：
General Relativity and its Applicat评价人数不足Valeria Ferrari Leonardo Gualtieri Paolo Pani / 2020 / CRC Press以上这些书不是每本都要看，挑2-3本对照着学就可以。
- 宇宙学
熟悉了广义相对论，宇宙学就学了一半了。所谓宇宙学，就是研究宇宙整体的诞生和演化，以及大尺度结构的形成问题。这门课大约也需要100小时。
上面提到的一些广相教材其实已经可以算作宇宙学参考书，不过还有更专门的：
宇宙学8.9[美]Steven Weinberg / 2013 / 中国科学技术大学出版社如果需要从简单入手，可以先浏览这部书，它的三分之一篇幅都是历史和科普：
宇宙学9.1爱德华·哈里森 / 2008 / 湖南科学技术出版社稍深入一点的：
Introduction to Cosmology9.6Barbara Ryden / 2002 / Benjamin Cummings
然后用这本书作为难度适中的主要学习资料：
现代宇宙学9.0Scott Dodelson / 2008 / 世界图书出版公司关于大尺度结构问题，还可以看这本更详细的教材：
宇宙大尺度结构的形成评价人数不足向守平 冯珑珑 / 2010 / 中国科学技术出版社如果你对某个特殊的问题感兴趣，还可以看看对应的教材，比如暗能量：
Dark Energy评价人数不足Luca Amendola Shinji Tsujikawa / 2010 / Cambridge University Press
- 星系物理
接下来我们关注稍微小些的尺度，宇宙的组成单元——星系。这门课主要讲解星系的演化和形成，包括恒星在星系内部是怎么运动的、星系如何分类，等等。星系宇宙学是现代天体物理的显学，大约占全部研究力量的一半。接触这门学问之前，可以先看看科普：
星系与星际边缘8.0[美]威廉·H.沃勒 [美]保罗·W.霍奇 / 2009 / 外语教学与研究出版社在这门100小时的课上，经常用的本科教材是：
宇宙中的星系7.0L.S. Sparke J.S. Gallagher / 2010 / 中国科学技术出版社但这本书写得有些混乱，翻译也一般。还有本教材也不错，但现在用的学校较少：
星系天文学8.3宾尼（Binney,J.） 梅里菲尔德（Merrifield,M.） / 2004 / 中国科学技术出版社
学这门课的同时，最好用另一本更难、更厚的书来做参考，这本书称得上大名鼎鼎：
Galaxy Formation and Evolution9.3Houjon Mo Frank van den Bosch Simon White / 2010 / Cambridge University Press另外一本参考书也不错，相比于上一本更简洁些：
Galaxies and Cosmology目前无人评价Combes, Francoise; Boisse, Patrick; Mazure, Alain
- 行星科学
行星科学研究的是行星和其它小天体（有时候特指太阳系内），是天文学里唯一“摸得着”的门类。这门课大约也需要100小时。
行星科学日新月异，有很多新鲜进展，特别是近几十年内宇航探测器得到的结果。这本参考书被国外广泛使用，前面有一小部分和天体力学重合：
Planetary Sciences目前无人评价Imke de Pater Jack J. Lissauer / 2010 / Cambridge University Press
另一本经典教材则关注天体的物理化学性质。出版日期更老一些，是麻省理工曾经的本科课本：
太阳系物理与化学目前无人评价刘易斯 (J.S.Lewis) / 2014 / 北京大学出版社- 射电天文学
射电天文讲授的是使用波长在毫米级以上的射电波段观测宇宙，这是二战后兴起的前沿方向，总共需要大约100课时。这门课会不会成为一门独立的课程，往往取决于学校的师资力量（有时候作为实测天体物理的后半部分）。常用的课本有：
Essential Radio Astronomy评价人数不足James J. Condon Scott M. Ransom / 2016 / Princeton University Press
或者：
An Introduction to Radio Astronomy评价人数不足Burke, Bernard F.; Graham-Smith, Francis; / 2009
还有一本同样常见，但更适合用来查阅的教材：
射电天文工具评价人数不足K.Rohlfs T.L.Wilson / 2008 / 北京师范大学出版社目前最强大的射电观测方法是干涉阵列，以上书中对这部分介绍都很少，需要看这套专门教材：
射电天文干涉测量与综合孔径（上册）目前无人评价科学出版社
射电天文干涉测量与综合孔径（下册）目前无人评价科学出版社射电课程最好也结合观测实操，但有自己射电望远镜的大学不多，更别说自学了。好在射电望远镜可以自己搭建，和无线电爱好者搞的小电台有点类似。
- 天体物理前沿
大部分学校在高年级会开设一门讲座性质的课程，不同学者轮番介绍自己领域的情况，方便学生挑选以后的研究方向。这需要讲者很熟悉近十年内的领域发展，总共讲大约50小时，一周3小时、一学期18周。
自学情况下当然没有这个条件，但有一套中文书可以起到类似作用，它以论文综述的形式大致介绍了国内不同课题组的专攻方向：
现代天体物理（上）评价人数不足陆埮 / 2014 / 北京大学出版社
现代天体物理（下）评价人数不足陆埮 / 2014 / 北京大学出版社- 天文学史
天文学史在国内是个小众的学科，比天体物理还要小众很多，从业人数只有不到后者百分之一。大部分学校很难开起来这门大约50学时的课程（没人学），但如果开设，用的书往往有：
中国天文学史9.3陈遵妫 / 2006 / 上海人民出版社和：
剑桥插图天文学史8.7米歇尔·霍斯金 / 2003 / 山东画报出版社有时候这门课程会成为科学史课程的一部分，同时要学一些更社科、哲学的著作，比如：
科学史与科学哲学导论9.0约翰·A. 舒斯特 / 2013 / 上海科技教育出版社或者更专门的：
科学革命的结构9.0[美]托马斯·库恩 [美]伊安·哈金 (导读) / 2012 / 北京大学出版社你可能会觉得，和前面的数理类课程相比，这些书籍的难度简直相当于消遣。不过，它通常有很大的阅读量要求，天文方面的课外书比如：
哥白尼革命9.3托马斯·库恩 / 2020 / 北京大学出版社还有相关会议研讨集：
中外物理学精品书系·天文学革命评价人数不足唐纳德·G·约克 (Donald G.York) / 2013 / 北京大学出版社
以及故事性更强的：
宇宙的世纪8.0(英) 朗盖尔 / 2010 / 湖南科学技术出版社常见的本科课程到这里就画上句号了。
不到1000小时，我们就学完了大学高年级的课程。四年加起来，我们一共学习了4000个小时，折合每年1000小时，一天只要3个钟头！
当然，这些课程实际还需要至少等长于上述时间的课后训练，所以总时间还要翻一倍。
现实来说，在所有这些数理课程里，你需要一直维持85%以上的考试正确率，才能保障未来拥有科研机会。但是，自学不需要考虑那么多繁文缛节：假设我们一眨眼就通过了申请、考（保）研、毕业流程，成为了一名光荣的天文学学士。下面迎来的是更依赖自学的研究生课程。
四、研究生阶段
这个阶段，寻找教材方便了许多，因为天文台的图书馆也对你开放，里面都是天文的专业书籍。比如下面这几座美丽的天文图书馆：
匹兹堡大学Allegheny天文台图书馆
美国海军天文台图书馆
意大利Arcetri天文台图书馆，钢琴是爱因斯坦所赠
雅典天文台图书馆
哈佛Haveford学院天文图书馆
英国皇家天文学会图书馆
不过普遍来说，研究生课程无关紧要。在这个阶段，重要的是科研，而不是分数。开设的课程也随学校不同而有很大区别，下面这些算是常见的课程：
- 辐射过程
天体的辐射（光芒）从何而来，如何在宇宙空间中传播？这门课是研究天体物理的基本功，因为必须知道星光在传播途中的变化，才能从看到的结果推测天体的本质。一周8个课时、一学期18周，大约150小时。
课程中大量用到电动力学和狭义相对论。常用的课本为哈佛的研究生教材：
Radiative Processes in Astrophysics8.7George B. Rybicki Alan P. Lightman / 1985 / Wiley-Interscience
有本中文课本和它类似，可以参考着看：
天体物理辐射机制7.6尤峻汉 / 1998 / 科学出版社如果对轫致辐射特别感兴趣，可以看看这本书对应天文的章节：
轫致辐射基本过程目前无人评价2012 / 北京大学出版社- 星系动力学
这门课是研究生阶段公认的难课，讲的是星系内部的物质分布以及它们如何运动。大量涉及理论力学，授课大约150个小时。可用的教材只有一本：
星系动力学8.9詹姆斯.宾尼 / 2005 / 上海科学技术出版社- 恒星物理
这门课有时候放在本科高年级，同样是一周8课时、一学期18周，共约150小时。严格来说，恒星物理分为恒星内部结构和恒星大气两部分，应该分成两门课。这门课可选的教材很多，最齐全的是华盛顿大学教授写的三卷本，包含恒星的观测、结构、演化：
Introduction to Stellar Astrophysic目前无人评价Bohm-Vitense, Erika / 1989
Introduction to Stellar Astrophysic目前无人评价Bohm-Vitense, Erika / 1989
Introduction to Stellar Astrophysic目前无人评价Bohm-Vitense, Erika / 1992
另一本书也较有名，是三体电视剧里叶文洁推荐给李淼的：
恒星结构与演化(第2版)(英文影印版)评价人数不足基彭汉 (R.Kippenhahn) 魏格特 (A.Weigert) 魏斯 (A.Weiss) / 2014 / 北京大学出版社
恒星结构应当和恒星大气结合起来看，下面这本书介绍了不少观测手段，尽管少数技术已经过时，但瑕不掩瑜：
The Observation and Analysis of Ste评价人数不足David F. Gray / 1992 / Cambridge University Press
国内用得较多的教材是云南天文台老院士写的，公式推导思路不同寻常，可以带来很多启发：
恒星物理8.4黄润乾 / 2006 / 中国科学技术出版社下面这本和上面相似，但语言描述丰富，颇有文采：
恒星结构演化引论评价人数不足李焱 / 2014 / 北京大学出版社南大院士夫妻写的这本可以参考，其中重复的辐射转移部分可以省略：
恒星大气物理评价人数不足汪珍如 曲钦岳 / 1993 / 高等教育出版社还有一本祖师爷的书也值得一看：
Introduction to the Study of Stella评价人数不足Subrahmanyan Chandrasekhar / 1973 / Dover Publications
- 高能天体物理
这门课的特殊之处其实是探测手段，因为X射线和伽马射线不能用普通的望远镜探测。它包含了很多不同的领域，小至宇宙线、双星，大至类星体，以及高能辐射的观测技术，所以相关的著述也相当多。在这门100个小时的课程里，常用的课本有：
High Energy Astrophysics评价人数不足Malcolm S. Longair / 2011 / Cambridge University Press
还要再加上这本活动星系核领域著作：
The Physics and Evolution of Active评价人数不足Netzer, Hagai在中文领域，有几本书可圈可点。一本是AGN领域先驱之一写的教材，他是爱丁顿的徒孙：
类星体与活动星系核评价人数不足黄克谅 / 2005 / 中国科学技术出版社另一本是由命名了小行星的老科学家写的：
X射线天体物理学评价人数不足周又元 / 1999年01月 / 科学出版社另外一本引进教材也可参考着看看：
甚高能宇宙伽马辐射目前无人评价阿哈隆尼安 / 2012 / 北京大学出版社- 星际介质
国内很少有学校开这门课，这实在是一种缺憾。星际介质是现在十分热闹的方向，为未来科研考虑，应该花100课时学一下这个领域。一本必读书是：
Physics of the Interstellar and Int评价人数不足Bruce T. Draine / 2011 / Princeton University Press
基本上涵盖了方方面面。专门针对尘埃还有一本不厚的小书：
宇宙尘埃目前无人评价斯瓦米 / 2012 / 北京大学出版社从观测角度出发，还有一本很实用的教材：
天体物理中的微波谱线诊断评价人数不足曾琴 / 2006 / 中国科学技术出版社理解星际介质研究需要结合原子物理，这本书写得简洁清楚：
天体光谱学评价人数不足Jonathan Tennyson / 2006 / 复旦大学出版社最后，如果你有志研究太阳系内的物理，也许对等离子体有特别的兴趣：
等离子体天体物理学,第一部分目前无人评价索莫夫 / 2012 / 北京大学出版社
等离子体天体物理学,第二部目前无人评价索莫夫 / 2012 / 北京大学出版社- 天文望远镜
即便不是从事望远镜建设工作，天文观测者也应该多少懂点望远镜，这样才能更好地理解自己得到的数据，并不至于在观测站一无所知。这种了解无需太深，大约50小时即可。下面这本书是一部光学方面的煌煌巨著：
天文望远镜原理和设计评价人数不足程景全 / 2020 / 南京大学出版社可以结合这本书加深理解：
天文望远镜光学系统目前无人评价王亚男 / 中国科学技术出版社而在射电方面，这本书稍微拓展了射电天文学的范畴：
射电望远镜评价人数不足[澳] W. N. 克里斯琴森 [瑞典] J. A. 霍格玻姆 / 1977 / 科学出版社这本书可以用来纵览：
天文望远镜原理和设计——-射电、红外、光学、X射线和R射线望远镜评价人数不足2003 / 中国科学技术出版社有的学校会把空间天文作为一门专门的课程，但它的特殊性其实也仅在于观测仪器飞在太空里而已。这本书详尽叙述了世界历史上各个空间天文设备以及它们取得的成果：
从太空看宇宙:空间天文学目前无人评价陕西人民教育出版社- 天体测量学
另一个和实际应用密切相关的是天体测量学，即测量天体位置的方法，大约需要100小时学习。基础教材和球面天文颇有些相似，几乎可以通用：
天体测量学导论评价人数不足赵铭 / 2012更精确的天测则要考虑到相对论：
相对论天体力学和天体测量学评价人数不足[德] 迈克尔·索菲 韩文标 / 2015 / 科学出版社另外，天体力学还有事关空间安全的用途：
人造卫星与空间碎片的轨道和探测目前无人评价吴连大 / 2011- 核天体物理
这门课有两个称呼，核天体物理或粒子天体物理，大约要花100小时。本质上来说，它关注发生在星体上的核物理过程，那里是粒子物理的新实验室。这个领域有一本非常经典的著作，它诞生的年代还只有打字机，后来经过了重版：
Stellar Evolution, Nuclear Astrophy目前无人评价Cameron, A. G. W. / 2013
另一本重要的著作是：
Cauldrons in the Cosmos评价人数不足Rolfs, Claus E./ Rodney, William S. / 1988 / Univ of Chicago Pr
以及：
An Introduction to Nuclear Astrophy目前无人评价Boyd, Richard N. / 2008 / Univ of Chicago Pr
核物理可能会激起你对致密星的兴趣，比如：
Compact Stars目前无人评价Glendenning, Norman K. / 2000在致密星方面，国内有一本详尽描述脉冲星理论和实测的教材也很好：
脉冲星物理评价人数不足吴鑫基 乔国俊 徐仁新 / 2018 / 北京大学出版社- 计算天体物理
这门课有时候在本科开设，关注的是怎么用计算机解决天体物理问题，一周6课时、一学期18周，总共大约100小时。课程目标听起来可能和数值分析有点像，但更专注于天体物理领域。一本圣经一样的书是：
Numerical Recipes 3rd Edition9.5William H. Press Saul A. Teukolsky / August 2007 / Cambridge University Press学完之后可以用这本书练练手：
Computational Physics评价人数不足Mark Newman / 2012 / CreateSpace Independent Publishing Platform
并看看天体物理里的实例：
Astrophysics Through Computation评价人数不足Koberlein, Brian; Meisel, David; / 2013 / Cambridge University Press- 贝叶斯分析
这个教程以一门数学课结束，也许有些令人意外。但毫无疑问，贝叶斯分析在现代天体物理数据分析中极为常见，已经成了所有研究生的必修课。一周6课时、一学期18周，总共大约100小时。最常用的课本仍然是麻省理工的：
贝叶斯数据分析9.0Andrew Gelman John B. Carlin Hal S. Stern David B. Dunson Aki Vehtari Donald B. Rubin / 2016 / 机械工业出版社研究生阶段所有课程加起来大约1100个小时。有个好处是，这些课程大部分是了解性质的，几乎不需要课后刷题。这样算来，从高中毕业水平，一直念到研究生水平，大约需要9000个小时的学习时间。
必须要说明，这些知识的学习，仅仅是科研生活的一部分，甚至是相对不重要的一部分。但学习知识本身，也能给我们带来深深的幸福。
这个教程既是自学的指南，也是半只脚踏入行业的知识复习提纲。也许你觉得这个教程实在太长，难以完成。但相信我，每个科学家都觉得自己还差太多没学。就像温伯格说的，我们不能等到在岸上学会了游泳再下水。我们必须一边做科研，一边挣扎着抓取新的知识。重要的是开始行动。