一般认为，人的过去通常都只能通过回忆来触摸，人类与宇宙的过去只能通过书本去遥想。但是，在研究天文的人看来，广阔而深邃的宇宙虽然神秘，却有一种实实在在的美丽，探索宇宙的起源和天体的演化，乐在其中。
　　守望者：“真实的宇宙只有一个”
　　“透过天文望远镜，我们能够清清楚楚地看见过去，甚至是宇宙诞生后50万年的图像。我们所看到的太阳实际上是8分钟前的太阳。而在太阳系之外，银河系之外，光要走几十万甚至几百万年才能到达我们这里。所以在天文学上距离我们越远的天体也是宇宙越年轻时诞生的天体。”张同杰谈起自己的研究领域来显得兴致勃勃，“在时间上，宇宙的年龄大约是137亿年，在空间上，再过10年或者20年，天文学家通过先进的望远镜可能把整个宇宙都观测到。”
　　对于宇宙的形成与演化，目前国际上天体物理学家从理论上进行了各种大胆的推测：前宇宙、平行宇宙……大寒冷型、大挤压型等等……不一而足。
　　“理论上我们可以预言的宇宙可能有很多个，但是真实的宇宙只有一个。”近几年，张同杰带领他的学生，集中力量在宇宙学的数值模拟方面，开展了弱引力透镜方面的研究。
　　遥远的天体如类星体等发出的光，经过星系、星系团或者宇宙大尺度结构到达我们的望远镜的过程中，由于引力场的作用会发生引力偏折，造成该天体或类星体可能会形成几个像，这就是引力透镜效应。如果遥远的天体是一个星系，大尺度结构引力场的扰动就会使星系的形状发生变化，这就是弱引力透镜效应。
　　“我们的研究目的是希望通过对引力透镜现象的观测来确定宇宙中这些透镜体如大尺度结构中具有引力性质的物质所占的比例。目前能够观测到的宇宙中物质成分占了30%左右，其中包括用一般的电磁波能探测到的重子物质，以及只能间接探测到的暗物质；而另外70%左右则是具有排斥力引起宇宙加速膨胀的暗能量，它是我们目前很难直接观测到的组成部分，也是宇宙中我们最不清楚其性质的宇宙组成部分。”
　　在银河系、星系团和大尺度结构形成的过程中，它们是从早期很小的密度扰动，经过了引力不稳定性慢慢从线性演化阶段到非线性演化阶段而逐渐形成的。在经过非线性阶段的时候，会损失很多信息。张同杰和学生们通过小波技术，利用数值模拟出的图像，能有效找回损失掉的信息，“找回的信息越多，我们对宇宙的理解也就越清楚，这是我们最近几年做的非常有意义的工作。”他和研究生于浩然关于这方面最近的研究成果已经在国际著名刊物《天体物理》杂志上发表。
　　另外，他们从2006年以来，一直坚持研究一项国际前沿问题，即利用哈勃参量数据对宇宙学模型进行限制。宇宙学参量就是指宇宙中物质、暗能量等的数据情况。在张同杰科研团组做这项工作之前，美国有一个小组，通过利用星系的年龄而得到的数据，对标量场的势进行了限制，但是他们没有把这批数据用在宇宙学参量的限制上。
　　“我们是国际上第一个把这批数据应用在宇宙学参量限制上的科研团组，现在国际上很多这方面的研究同行都在关注我们的这项工作的成果，所以引用率很高。”
　　张同杰研究团队的成果虽然现在还不是国内天文学界最多最好的，但是他们一直在脚踏实地地努力着，瞄准国际前沿，不断探索着宇宙学的奥秘。他就像一个执著的守望者，用自己的思索和发现，试图揭开那片星空的神秘面纱，让大众认识一个真实的宇宙。
　　引航者：“本科生也可以做出顶尖成果”
　　天文系的本科生能在国际学术期刊上发表论文，这在北师大已经不算是什么新鲜事了。张同杰带领的本科生科研小组这几年已在国际顶级刊物上发表了近20篇文章，其中本科生第一作者SCI文章十几篇，被国际同行引用上百次，多位学生获得了“挑战杯”、“宝钢奖”等科研奖项。
　　一直跟着张同杰做科研的大四学生刘德子已经在英国《皇家学会月刊》上成功发表了一篇论文，而另一篇也即将在国外发表。“张老师不会强迫我们一定按照他的想法来，即使我们的想法有问题，他也会认真听取我们的意见，再指出其中的不足。”张同杰总是鼓励学生积极思考，做到举一反三。“只有创新才是科研。”
　　2006年，张同杰第一次指导2003级本科生弋泽龙的科研论文，他就为这个学生具有的学术潜质暗暗吃惊。在随后的指导过程中，他格外关注弋泽龙。即使是在美国访学期间，张同杰依然通过Skype和弋泽龙就论文反复讨论和修改。他发现，这个学生的学术文章已经具备一定学术水准，于是便试着将论文投到了国外SCI学术刊物ModernPhysicsLettersA。
　　稿子投出去了，接着就是充满希冀的等待。“本科生的论文会被国际同行认可吗？”张同杰心中还是有些疑虑。
　　很快，喜讯传来，论文被接收，正式发表了。师生喜出望外。这一消息不胫而走。“后来的事实证明我们还是太保守了，文章应该投给更高级的杂志。目前这篇文章已被引用60多次。”
　　一次次成功经验令张同杰坚定了在本科生科研能力培养方面不断探索的决心。而今，这位“伯乐”也有了自己的心得，“确定本科生科研的选题对老师是一个考验。好的选题，能够让学生做出很好的国际前沿性的研究工作；而不恰当的选题只能是让学生做些稍深层次的练习而已”。张同杰信心满满地表示，本科生并不一定比研究生差。“只要找对方向，注意把握难度，加以适当的指导，本科生一样能做出有学术分量的成果来。”
　　播种者：“做科普是我们的社会责任”
　　2008年12月，张同杰与另外两位教授相约，自费买了望远镜、科普书籍和光盘，风尘仆仆地奔赴绵阳南山中学。这所中学接收了受灾严重的北川中学100多名学生。
　　来自北京的天文学教授要来为大家普及并辅导天文知识，这个消息迅速传遍整个南山中学。兴趣浓厚的中学生们聚精会神地聆听着三位教授的专题报告，那一双双渴望知识的眼睛深深地打动了张同杰，让他想起了自己小的时候。
　　“我第一次接触到科学是从收音机上，那时还没有电视。”收音机里有一个每次15分钟的“科学知识”的栏目，介绍各种科普知识，数学、物理，偶尔也有天文学。张同杰求“知”若渴的少年时代就是在这个节目的陪伴中度过的。
　　“科普工作对青少年的影响是很大的，一个好的开端很可能会影响一个人的一生。”
　　曾经在国外留学，并经常出国交流的张同杰对国外普遍重视科普工作非常赞赏，“即使是诺贝尔奖获得者，每年也要花时间承担一定的科学普及工作。实际上，科学家、科研人员确实有责任向社会普及一些科学知识，尽管做科普对科研人员本人并没有什么太多的实际效用。”
　　与其一个人“仰望星空”，张同杰更愿意与世界一起，分享宇宙的美丽与神奇。平时教学、科研任务繁重的张同杰，总是尽可能地多参加一些科普活动。
　　2009年7月22日，长江流域迎来了500年难遇的日全食奇观。张同杰早早就买好了去上海现场观测的机票。然而，一个来自北京电视台的邀请电话打乱了他的行程。虽然有些遗憾，但他还是毅然退了票，参加了电视台对全国各地日全食观测过程的直播节目。直播厅里，重庆、武汉等地的前方记者纷纷发回现场图像，张同杰一边与大家一起分享日全食的盛况，一边向观众耐心地讲解日食的相关知识。令他大感意外的是，原本以为观测气象条件非常好的上海，竟然下起了滂沱大雨，根本无法一睹日全食的“芳容”。这对张同杰来说，不能不算是一次意外的收获———因为在演播厅里，他清晰地见到了日全食的全过程。