Q1:應(yīng)用物理的研究對象是什么?
物理學(xué)的研究對象很廣,大體可以分兩類第一類是為了滿足我們?nèi)祟惖暮闷嫘牡难芯?,在宏觀上我們探索、研究宇宙的狀態(tài),在微觀上研究構(gòu)成我們世界的基本粒子,這些可能在很長一段時(shí)間內(nèi)都不能夠得到直接的應(yīng)用,但能改變我們的世界觀、宇宙觀;第二類則是研究現(xiàn)實(shí)生活中的基本現(xiàn)象,很重要的一個(gè)方面就是物質(zhì)存在的狀態(tài),對它們的研究影響到當(dāng)代世界一些很重大的課題,如等離子狀態(tài)——物質(zhì)的第四態(tài),未來的新能源就跟它有很大的關(guān)系,還有量子態(tài),它決定了我們未來能不能發(fā)明更先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、更快的通訊方式等。
物理學(xué)要探索的是未知的領(lǐng)域,是別人從未了解過的領(lǐng)域,這一點(diǎn)跟工科很不一樣。比如說等離子體物理,先要由物理學(xué)家研究基本現(xiàn)象和規(guī)律,逐漸實(shí)現(xiàn)可控的核聚變,等到它成為一個(gè)常規(guī)、成熟的技術(shù)并開始建設(shè)聚變電廠時(shí),就不再是物理學(xué)研究的重點(diǎn)了,它就進(jìn)入了工科的范疇。
Q2:與其他學(xué)科相比學(xué)習(xí)和研究物理學(xué)有什么獨(dú)特之處嗎?
物理學(xué)的方法論跟別的專業(yè)有些不同。除了掌握今后從事研究所需要的基礎(chǔ)知識(shí)外,物理學(xué)學(xué)習(xí)過程中更重要的是培養(yǎng)解決問題的能力。物理學(xué)非常強(qiáng)調(diào)透過現(xiàn)象看本質(zhì),找到那種普適的規(guī)律。因此,我們很重視建模的能力,通過各種手段把復(fù)雜的問題簡單化。比如我們在研究單擺的時(shí)候,就做了很多物理假設(shè):假設(shè)它沒有阻力,假設(shè)擺線長度不變,假設(shè)單擺是在平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)等等。在種種假設(shè)之下得到一個(gè)方程或模型之后,你會(huì)發(fā)現(xiàn)理論結(jié)果跟實(shí)際結(jié)果非常接近,也就是說抓住了本質(zhì),得到了很好的近似。建模就是要抓住最根本的問題,然后隨著精度要求的提高,再逐步考慮更多的因素。
在做實(shí)驗(yàn)的思維方式上也會(huì)有所不同。一個(gè)優(yōu)秀的物理學(xué)學(xué)習(xí)者或是研究者,在做實(shí)驗(yàn)之前,一般要先構(gòu)建一個(gè)理論的模型,猜測可能發(fā)生的結(jié)果。這樣不僅能減少實(shí)驗(yàn)的次數(shù),而且如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合理論模型,那么這個(gè)理論或模型就更可信。特別是現(xiàn)在的大型實(shí)驗(yàn),比如現(xiàn)在歐洲的大型強(qiáng)子對撞機(jī)(LHC),它做一次試驗(yàn)要花很多錢,所以物理學(xué)家會(huì)在實(shí)驗(yàn)前做很多預(yù)測,當(dāng)然它有一定的概率失敗,但是這個(gè)失敗也是有用的,可以拿來重新修正理論。
Q3:物理學(xué)的本科核心課程有哪些?
最基本的是普通物理,包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和原子物理。數(shù)學(xué)物理方法也是核心課程之一,因?yàn)槲锢韺W(xué)研究強(qiáng)調(diào)精確定量和數(shù)學(xué)建模,這就需要數(shù)學(xué)方法和物理思維的緊密結(jié)合。對很多學(xué)生來說這是一門比較難的課,而它實(shí)際上要做的就是把復(fù)雜的物理問題用數(shù)學(xué)的形式表達(dá)出來,然后求解,并做物理的解釋然后就是四大力學(xué)、包括理論力學(xué)、電動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理和量子力學(xué)。
Q4:學(xué)習(xí)物理學(xué)過程中,有可能遇到的困難是什么?
物理學(xué)習(xí)的脈絡(luò)性很強(qiáng),我們的課程往往是串聯(lián)的,后面的課要用到前面的知識(shí)。這是很多同學(xué)一開始不理解的。例如在學(xué)大學(xué)物理的時(shí)候很多同學(xué)就是這樣,剛開始可能覺得很簡單,但是隔了半個(gè)學(xué)期之后他可能又聽不懂了,因?yàn)樗赡苡袔坠?jié)課沒來聽、而前面的很多知識(shí)都是為后面做鋪墊的。
Q5:物理學(xué)專業(yè)的畢業(yè)生,就業(yè)主要是面向哪些行業(yè),哪些職業(yè)種類?
雖然表面上看,直接與物理對口的行業(yè)很少,但是事實(shí)上物理學(xué)的畢業(yè)生就業(yè)范圍很廣。30%左右的本科畢業(yè)生會(huì)繼續(xù)深造,其中包括到國外深造,國內(nèi)保送直博等,深造的專業(yè)大部分為物理學(xué)相關(guān)專業(yè),但每年也有一定比例的同學(xué)選擇非物理學(xué)專業(yè)進(jìn)行深造,如有同學(xué)到國外讀工科、生命科學(xué)等方面的研究生,校內(nèi)的材料系也很歡迎物理系的學(xué)生。
中國有很多與物理相關(guān)的研究所,比方說中國科學(xué)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(xué)中心等,比任何其他學(xué)科都多,這也是物理學(xué)畢業(yè)生深造和就業(yè)的好去處。每年物理學(xué)都有一定比例的學(xué)生去做工程、法律、政治、金融等行業(yè),在工作過程中充分發(fā)揮理性思維能力和建模能力強(qiáng)的優(yōu)勢。