Q1:应用物理的研究对象是什么?
物理学的研究对象很广,大体可以分两类第一类是为了满足我们人类的好奇心的研究,在宏观上我们探索、研究宇宙的状态,在微观上研究构成我们世界的基本粒子,这些可能在很长一段时间内都不能够得到直接的应用,但能改变我们的世界观、宇宙观;第二类则是研究现实生活中的基本现象,很重要的一个方面就是物质存在的状态,对它们的研究影响到当代世界一些很重大的课题,如等离子状态——物质的第四态,未来的新能源就跟它有很大的关系,还有量子态,它决定了我们未来能不能发明更先进的计算机、更快的通讯方式等。
物理学要探索的是未知的领域,是别人从未了解过的领域,这一点跟工科很不一样。比如说等离子体物理,先要由物理学家研究基本现象和规律,逐渐实现可控的核聚变,等到它成为一个常规、成熟的技术并开始建设聚变电厂时,就不再是物理学研究的重点了,它就进入了工科的范畴。
Q2:与其他学科相比学习和研究物理学有什么独特之处吗?
物理学的方法论跟别的专业有些不同。除了掌握今后从事研究所需要的基础知识外,物理学学习过程中更重要的是培养解决问题的能力。物理学非常强调透过现象看本质,找到那种普适的规律。因此,我们很重视建模的能力,通过各种手段把复杂的问题简单化。比如我们在研究单摆的时候,就做了很多物理假设:假设它没有阻力,假设摆线长度不变,假设单摆是在平面内运动等等。在种种假设之下得到一个方程或模型之后,你会发现理论结果跟实际结果非常接近,也就是说抓住了本质,得到了很好的近似。建模就是要抓住最根本的问题,然后随着精度要求的提高,再逐步考虑更多的因素。
在做实验的思维方式上也会有所不同。一个优秀的物理学学习者或是研究者,在做实验之前,一般要先构建一个理论的模型,猜测可能发生的结果。这样不仅能减少实验的次数,而且如果实验结果符合理论模型,那么这个理论或模型就更可信。特别是现在的大型实验,比如现在欧洲的大型强子对撞机(LHC),它做一次试验要花很多钱,所以物理学家会在实验前做很多预测,当然它有一定的概率失败,但是这个失败也是有用的,可以拿来重新修正理论。
Q3:物理学的本科核心课程有哪些?
最基本的是普通物理,包括力学、热学、电磁学、光学和原子物理。数学物理方法也是核心课程之一,因为物理学研究强调精确定量和数学建模,这就需要数学方法和物理思维的紧密结合。对很多学生来说这是一门比较难的课,而它实际上要做的就是把复杂的物理问题用数学的形式表达出来,然后求解,并做物理的解释然后就是四大力学、包括理论力学、电动力学、热力学统计物理和量子力学。
Q4:学习物理学过程中,有可能遇到的困难是什么?
物理学习的脉络性很强,我们的课程往往是串联的,后面的课要用到前面的知识。这是很多同学一开始不理解的。例如在学大学物理的时候很多同学就是这样,刚开始可能觉得很简单,但是隔了半个学期之后他可能又听不懂了,因为他可能有几节课没来听、而前面的很多知识都是为后面做铺垫的。
Q5:物理学专业的毕业生,就业主要是面向哪些行业,哪些职业种类?
虽然表面上看,直接与物理对口的行业很少,但是事实上物理学的毕业生就业范围很广。30%左右的本科毕业生会继续深造,其中包括到国外深造,国内保送直博等,深造的专业大部分为物理学相关专业,但每年也有一定比例的同学选择非物理学专业进行深造,如有同学到国外读工科、生命科学等方面的研究生,校内的材料系也很欢迎物理系的学生。
中国有很多与物理相关的研究所,比方说中国科学院高能物理研究所、理论物理研究所、近代物理研究所、等离子体物理研究所、国家空间科学中心等,比任何其他学科都多,这也是物理学毕业生深造和就业的好去处。每年物理学都有一定比例的学生去做工程、法律、政治、金融等行业,在工作过程中充分发挥理性思维能力和建模能力强的优势。