2015年是愛因斯坦逝世60周年和廣義相對論發(fā)表100周年,。為什么說物理學是當今最精密、最基礎的自然科學,？艱深的公式定律和現(xiàn)實生活有什么聯(lián)系,？我們特別邀請了北京大學物理學院杜紅林老師來談一談物理學專業(yè),。
一專業(yè)解析
物理學是揭示和闡述物質(zhì)世界基本屬性、基本構成,、相互作用和運動規(guī)律的自然科學,。更廣義地說，物理學是探索,、研究大自然現(xiàn)象及其規(guī)律的學問,。它是當今最精密、最基礎的自然科學之一,，也是眾多技術學科的支柱,。
物理研究的是什么,？
在兩千年前,，物理學與哲學、化學等等經(jīng)常被混淆在一起稱為“自然哲學”,，直到十六世紀才單獨成為一門現(xiàn)代科學,，至今經(jīng)歷了自然哲學時代、經(jīng)典力學時代和現(xiàn)代相對論,、量子力學三個階段,。
科學界流傳著一個段子：19世紀末，由于牛頓力學和麥克斯韋電磁理論趨于完善,，一些物理學家認為,，“物理學的發(fā)展實際上已經(jīng)結束，物理學已經(jīng)走到盡頭,，后人能做的只是進行一些越來越精確的測量,。”然而,，這句話說了不到30年,，量子力學和愛因斯坦的相對論就顛覆了物理學領域。相對論徹底改變了人們對時間,、空間,、重力以及宏觀宇宙的理解；而量子力學則揭示出一個奇異的微觀宇宙,。時空是扭曲的,，物質(zhì)是由大量微觀粒子構成的。這兩大發(fā)現(xiàn)使我們對這個世界的認識,，發(fā)生了深刻的變革,，由此而發(fā)展的各種科學技術改變了整個世界的面貌。直至現(xiàn)在,，這種變革仍然沒有結束,，無數(shù)物理學家仍然在努力拓展人類對自然界的認知,。
據(jù)杜老師介紹，物理學的研究大致可以分為兩類：第一類是研究物質(zhì)的狀態(tài),、變化及應用,，形形色色的物理理論與精妙的物理器件，關系著人類能否享受更加便捷,、智能的生活,；第二類則是看上去更加形而上的領域，純粹是滿足人類的好奇心,，這些研究可能在很長一段時間內(nèi)都不能直接應用,，卻能使我們更好地認識這個世界。很少有哪個學科的研究領域,，在時間和空間的尺度上像物理學科這樣寬廣,，小到原子、夸克,、中微子,，大到星系和宇宙，短至阿秒,，長至百萬億年,。因此，物理學及相關學科是探究物質(zhì)結構和運動的基本規(guī)律的前沿學科,，是科學發(fā)現(xiàn)與技術創(chuàng)新的基礎和源泉,。
本科階段主要課程
說到物理基礎學科的地位，從大學的課程設置可見一斑,。在高校里除物理類專業(yè)外,，理、工,、農(nóng),、醫(yī)、林等各類非物理專業(yè)的基礎課中普遍設有《大學物理》,。與大學其他非物理類專業(yè)相比,，物理專業(yè)所學的知識更加體系化。
物理學本科階段的課程主要是以數(shù)學和物理為主,，數(shù)學主要包括高等數(shù)學,、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計等,；物理最主要的是五門普通物理學（力學,、熱學、電磁學、光學和原子物理）和四大力學（理論力學,、電動力學,、熱力學與統(tǒng)計物理、量子力學）,。還有一些如固體物理學,、數(shù)學物理方法和工具課程（如計算機程序設計、語言編程等）,。
杜老師認為,，物理學最大的魅力在于樸實。樸實有兩方面的含義,，一是簡單的原理蘊含著豐富的推論,，二是忠于事實的嚴謹態(tài)度。一般而言,，能學好物理的人都是純粹的人,，踏實嚴謹、睿智勤奮,，有一顆充滿好奇的心,。從學習的角度來說,，要學好物理離不開數(shù)學手段的支持,，因為物理學研究強調(diào)精確定量和數(shù)學建模，這就需要數(shù)學方法和物理思維的緊密結合,，所以數(shù)學基礎顯得尤為重要,。當然，具有一定的實驗技能對學習也大有裨益,。
二專業(yè)與就業(yè)
全國普通高校畢業(yè)生規(guī)模：
22000-24000人
男女比例：
男54%??女46%
對口就業(yè)率并不高
陽光高考平臺統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：物理學畢業(yè)生規(guī)模為18000-20000人,，應用物理學畢業(yè)生規(guī)模在7000-8000人；兩個專業(yè)的就業(yè)率連續(xù)兩年都在80%-85%之間,。物理學男女比例為1.7:1,；應用物理學為4.5:1。
物理學就業(yè)與大多基礎性專業(yè)相同,，主要在高校,、國防部門、科研機構等從事教學研究及相關科研管理工作,。中國有很多與物理相關的研究所,，如中國科學院高能物理研究所、理論物理研究所,、近代物理研究所,、等離子體物理研究所、國家空間科學中心等，這都是物理學畢業(yè)生深造和就業(yè)的好去處,。
有報道顯示,，物理學專業(yè)對口就業(yè)率并不高，畢業(yè)生半年后的工作與專業(yè)相關度僅為37%,。這恐怕和大多數(shù)基礎學科的就業(yè)特點有關,。因為并不是每個學物理的人都能成為物理學家或搞科研工作。雖然表面上看,，直接與物理對口的行業(yè)很少,，但是事實上物理學的畢業(yè)生就業(yè)范圍很廣。許多以物理為基礎的學科領域都閃爍著該專業(yè)畢業(yè)生的身影,，如信息,、能源、航天,、軍工,、材料、交通,、經(jīng)濟,、生命科學，等等,。
基礎學科適用領域廣
物理學專業(yè)既是活躍的物質(zhì)世界基礎研究前沿,，又是現(xiàn)代高新技術的基礎和源泉。物理學史上每一次巨大的發(fā)現(xiàn)都帶來人類對世界的全新認識以及社會的巨大發(fā)展,，最新研究很容易會引起其它學術領域的共鳴,。
2014年10月丁肇中在上海某學院大師課堂上說：“100年前，最尖端的科學是光學,、力學,，現(xiàn)在被用在電視、無線電,、航空航天工程,；20世紀30年代，最尖端的科學是量子力學和原子物理,，當時所有人都不理解它的用處,，現(xiàn)在被用在IT上；20世紀40年代最尖端的科學是原子核物理,，現(xiàn)在被用在核聚變,。物理是一座由基礎研究轉(zhuǎn)變?yōu)閼眉夹g的金字塔，金字塔不斷的增高,，因為研究不斷擴大它的底部,?！?/p>
雖然物理學專業(yè)對口就業(yè)率并不高，但俗話說的好“學好數(shù)理化,，走遍天下都不怕”,。深厚的知識功底讓物理學畢業(yè)生無論在哪個行業(yè)工作都能很快上手。北大物理學院對上世紀八,、九十年代物理學專業(yè)的本科畢業(yè)生進行的問卷調(diào)查,，得到他們的就業(yè)領域分布百分比為：科研、教育32%,；IT業(yè)28% ,；金融、貿(mào)易,、商務,、咨詢13%；半導體14%,；生物產(chǎn)業(yè)2%,；傳統(tǒng)工業(yè)類6%；文體,、衛(wèi)生2%,；律師1%；新聞媒體1%……他們都認為物理學習為他們后來的發(fā)展打下了終生受用的牢固基礎,。
深造轉(zhuǎn)專業(yè)有優(yōu)勢
物理學專業(yè)畢業(yè)生具有較扎實的理論基礎,，很多同學會選擇考研或出國深造，深造的專業(yè)大部分為物理學相關專業(yè),。國內(nèi)考研,，物理有許多課程是其他專業(yè)的主干學科或考試科目,，考研率很高,，這也是物理學專業(yè)的優(yōu)勢所在。
出國深造,，重點大學的申請國外獎學金的比例較高,，每年也有一定比例的同學選擇非物理學專業(yè)進行學習。如到國外讀工科,、生命科學甚至金融,、商科等專業(yè)。如南開大學每年有超過40%的物理學基地班學生被推薦免試攻讀碩士研究生,，近75%的學生到國內(nèi)外高?；蜓芯克M行研究生學習，其中30%到國外學習,。北京大學物理學專業(yè)最近幾年的本科畢業(yè)生50%在國內(nèi)攻讀碩士或博士學位,，30%以上獲得美國、歐洲的著名大學的獎學金出國深造，本科畢業(yè)時直接參加工作的學生約有10%,。
三報考指南
近300所院校開設物理專業(yè)
物理專業(yè)是傳統(tǒng)的基礎專業(yè)之一,，很多院校都開設了這個專業(yè)，如北京大學,、清華大學,、復旦大學、南京大學,、中國科學技術大學,、北京師范大學等院校的物理學專業(yè)都是國家級重點學科。陽光高考平臺數(shù)據(jù)顯示,，目前全國開設物理學專業(yè)的院校295所,，招生大多分布在綜合類院校、理工類院校,、師范類院校的一批招生專業(yè)中,。
按照教育部《普通高等學校本科專業(yè)目錄》（2012年）的劃分，理學門類下設有物理學類,，其中包含了4個專業(yè)：物理學,、應用物理學、核物理,、聲學,。各高校又根據(jù)自身情況和發(fā)展需要設置了不同的專業(yè)和方向，如理論物理,、凝聚態(tài)物理,、生物物理、光學,、粒子物理與原子核物理,、信息技術與儀器物理等。
看清招生形式找準專業(yè)方向
具體到招生方式和招生專業(yè),，考生家長可以查看當年下發(fā)的《招生專業(yè)目錄》,，從近幾年的《招生專業(yè)目錄》中我們可以看到，物理學專業(yè)的招生方式主要有兩種：一是按物理學專業(yè)招生,，二是按物理大類招生,。近年來，越來越多的院校開始以物理大類招生,，入學后經(jīng)過一到兩年的培養(yǎng),，再根據(jù)學生的興趣和學習情況，分流到具體的專業(yè),，如北京大學,、南京大學,、北京航空航天大學等。
北大的物理學科擁有全國最多的國家級精品課程,，分支齊全,，名師薈萃。學生按物理學大類入學后第一,、二年級不分專業(yè),，從三年級起以物理學類入校的同學在物理學科、大氣與海洋學科中再分別選課,、研修,。
南京大學物理學類含3個（物理學、應用物理學,、聲學）專業(yè)分8個培養(yǎng)方向：“理論物理與計算物理”,、“基本粒子、核物理與宇宙學”,、“超導,、量子調(diào)控與量子計算”、“晶體,、光學與光電子學”,、“磁學與磁電子學”、“聲學,、聲信息技術與工程”,、“生物物理與軟物質(zhì)科學”、“新能源物理與納米科學”,。招生時不分專業(yè),，本科二年級下學期到三年級上學期進行專業(yè)分流。
北京航空航天大學的物理學類包括應用物理,、核物理兩個本科專業(yè),。從2013年開始增設“愛因斯坦”實驗班，新生入學后優(yōu)選20名左右學生重點培養(yǎng),。其中凝聚態(tài)物理為北京市和原國防科工委重點學科,，理論物理和光學為工信部重點支撐基礎學科，核能科學與工程為國防緊缺學科,。
另外，還有一種大類招生是以實驗班的形式,，但其中所包含的專業(yè)不全是物理學的專業(yè)方向,。如北京師范大學的理科試驗班可自主選擇數(shù)學、物理,、化學,、生物學,；復旦大學的“自然科學實驗班”包括物理學、理論與應用力學,、化學,、高分子材料與工程等15個專業(yè)?？忌趫罂紩r,，一定要根據(jù)自己的興趣愛好、分數(shù)情況,，結合院校的專業(yè)方向綜合考慮,。
了解院校章程及報考條件
雖然在《普通高等學校招生體檢工作指導意見》中對報考物理學專業(yè)的考生沒有提出身體限制，但有的高校對報考該專業(yè)的考生有單科成績的要求,，如首都師范大學在《招生章程》中規(guī)定：“數(shù)學單科成績要求：數(shù)學科學學院,、物理系和信息工程學院的各專業(yè)以及國際經(jīng)濟與貿(mào)易專業(yè)，在錄取時對數(shù)學單科成績有一定要求,，具體分數(shù)視當年考生總體水平而定,。”有意報考物理專業(yè)的考生還需留意相關高校當年的招生章程,。
