[百科]从无边宇宙到一粒细沙，是物理学定义了这个世界啊！

从无边宇宙到一粒细沙，是物理学定义了这个世界啊！

物理学是一门研究 “运动” 的科学，研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律。因此，物理学可算是其他各自然科学学科的研究基础。

对物理学不感兴趣的同学一定觉得物理太枯燥了，但真心喜欢物理学的同学会觉得这里面有太多奥秘值得探究。那么，物理学究竟要学点什么呢？物理学毕业生可以从事哪些工作呢？申请物理学需要哪些硬条件呢？今天就让我们一起来探探物理学的世界吧。

01 什么是物理学

物理学是一门研究自然规律和能量与物质之间的关系的学科，通过数学公式来解释理论并做出推测，其覆盖范围小至粒子原子的运动形式，大到天体行星和宇宙的奥秘。因为其基本原理是一种对自然规律和世间事物的理解与总结，所以许多人会将物理学当做学习和就职其他领域的跳板。

物理学可以再细分为以下几个分支：

经典力学：研究物体运动的基本规律和机械运动。


热力学和统计力学：研究物质热运动的宏观表现及其统计规律。


电磁学：研究物质的电磁辐射，运动规律和现象。


相对论：研究物体的高速运动效应以及相关的动力学规律。


量子力学：研究微观物质运动现象以及基本运动规律。


原子物理：研究高温等离子体微观过程，原子分子团簇的结构、光谱和碰撞过程，高电荷态离子相关物理，激光与物质的相互作用，材料的物理设计及制备，分子纳米物理。


高能物理学：研究比原子核更深层次的微观世界中物质的结构性质，和在很高的能量下这些物质相互转化的现象，以及产生这些现象的原因和规律。


凝聚态物理：研究凝聚态物质的结构和组成粒子 ( 如原子、分子、离子、电子 ) 之间相互作用与运动的规律并阐明其性能和用途。


生物物理学：研究生命物质的物理性质、生命过程的物理和物理化学规律，以及物理因素对生物系统作用机制。如：神经生物物理，脑功能成像及其应用，神经信息学与生物信息论，理论生物物理， 计算神经科学。


应用物理：研究物理学在光通信与光信息科学、物理电子学与光电子领域内的应用，以纳米材料和器件、光电子器件，微电子，物理电子学以及电子技术为主。


光学物理：包括量子光学，非线型光学，高分辨率光谱学等方向。


天体物理和天文学：运用物理、数学、化学等方面的理论和方法研究宇宙中天体的起源、演化和死亡。


02 物理学都学些什么


作为一个基础型学科，物理学在美国各大学中都有开设，而且基本上都设置在文理学院下面。

物理学比较典型的课程有：

Electromagnetic Phenomena 电磁现象


Relativity and Quantum Physics 相对论和量子物理


Statistical Physics 统计物理学


Oscillations, Waves, and Quantum Physics 振动，波和量子物理 


Electricity and Magnetism 电和磁 


Electromagnetic Radiation 电磁辐射 


Experimental Physics 实验物理 


Electronic Circuits 电子电路 


Computational Physics 计算物理学 


Electrodynamics and Optics 电动力学和光学 


Quantum Mechanics 量子力学 


Sensors & Digital Electronics 传感器与数字电子学


我们以哥伦比亚大学应用物理专业为例，来看一下具体的课程安排和学术要求。通常来说，物理专业学生会在前两年选修一些物理、数学、生化方面的基础课程，同时也会参与到简单的实验室工作和学术研讨中。从大三开始，学生进入针对高阶知识的学习，同时还要参加高级研讨会课程，了解当前最新的物理研究领域成果。

03 物理学的就业前景如何

美国物理学会 (AIP) 在一份报告中调查了物理专业毕业生在获得学士学位后的一年中所选择的不同道路，其中有 32% 的学生在攻读物理或天文学方面的研究生学位，22% 的学生在攻读非物理或天文学专业的研究生学位（主要是工程，但也有数学、医学、教育、计算机科学和法律），另外还有 41% 的学生选择直接就业。

物理学毕业生通常都具有很强的分析与解决问题的能力，这正是很多雇主非常看重的工作技能。因此，如果你未来不想继续走学者路线，你完全可以去从事研究分析师、实验室技术员、Web 开发员、程序员、软件工程师、应用工程师、内部销售工程师等工作。

以下是 Payscale 网站所统计的在美物理学学士学位毕业生在各类工作中的薪资水平，供大家参考。

04 物理学强校有哪些

根据最新的 QS 学科排名，在物理学专业上排名靠前的美国大学有麻省理工学院、哈佛大学、斯坦福大学、加州大学伯克利分校、加州理工学院、普林斯顿大学、加州大学洛杉矶分校、耶鲁大学、伊利诺伊大学香槟分校、哥伦比亚大学、加州大学圣芭芭拉分校。从这个名单中可以看出，物理学优秀的学校基本上都是一些排名前 30 或是理工类专业特别出色的大学。

我们要特别来介绍一下加州大学圣芭芭拉分校的物理专业。除了常规的在其文理学院设置下的物理专业外，UCSB 还在它的创意研究学院 (College of Creative Studies) 内设有一个物理专业。

创意研究学院成立于 1967 年，是一所提倡自主学习的小型学院，开设有艺术、生物学、化学与生物化学、计算、数学、音乐作曲、海洋科学、物理以及写作与文学九个专业。该学院招募最有才华，最富有想象力的本科生，为这样的学生提供绝佳的学习环境，让学生最大限度的开发自己的创意，使他们能够从知识的消费者变为艺术和科学领域的创新者。它的学院规模、学生特权以及评分系统的设计都是为了鼓励自主性强的学生在本科生阶段就在自己感兴趣的领域内完成独创作品。曾经有学生称创意学习学院为 “本科生的研究生学院”，形象地说明了创意学习学院的标准和学术实力。

CCS 物理专业的课程要求更高，难度更大，但其小班化的教学方式又能使学生得到更多指导，并接触到更多科研资源。如果你对 CCS 的物理专业课程设置感兴趣，可以点击以下链接查看详情：

https://ccs.ucsb.edu/sites/default/files/2017-08/Physics-Major-Sheet.pdf

05 申请物理学需要做哪些准备

什么样的学生比较适合选择物理学呢？首先，你肯定要对物理现象感兴趣，有比较强烈的好奇心。为什么苹果从树上掉下来，而不是往天上飞？ 这是非常容易观察到的现象，但是你必须要去有这个好奇心去想为什么，去进行深入的思考和分析。其次，在物理学的学习中会用到非常多的数学知识，所以你要有扎实的数学基本功，并且喜欢解谜，喜欢寻找符合逻辑的解决方案。另外，学习物理学必然会涉及到科研工作，这就需要你有很好的钻研精神和抗压能力，既能耐得住寂寞，也能完成高质量的团队合作。

从申请准备上来看，想要申请物理学的学生需要在高中阶段取得比较优异的数学、物理及其他理科课程成绩。如果有选修 AP，建议选择 AP Physics C: Mechanics，并拿到 4-5 分的考试分数。另外，学生是能对物理学的某个细分领域有比较深入的理解，甚至是有完成初步的研究，以便将来在文书和面试中，能够差异化地表达选择该专业的逻辑。

活动方面，建议学生有一到两个物理或理科类的活动或社团，而且是有长时间的投入和一定的成果/贡献的，以便能在之后的申请材料中进一步说明自己在物理方面的兴趣爱好。能力更高的同学可以考虑参加一些物理竞赛，比如全国中学生物理竞赛、 丘成桐中学科学奖、美国物理碗竞赛、普林斯顿物理竞赛等等。如果参加了竞赛但没有获奖也没有关系，这依然是一个很好的锻炼机会。

最后，为大家送上一个冲刺美本前 20 大学物理专业的申请规划时间轴以供参考。但是请你始终记住，申请终究还是你自己的事情，只有积极主动地参与其中，才能不留遗憾。

以上就是关于物理学专业及申请方面的介绍，可以看出，物理学专业的学习内容和申请要求都是很硬核的，如果不是对物理充满极致的热爱，恐怕很难坚持下来。若你真的非常想学物理，那就不要害怕，迎难而上吧~



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