全美高校物理專業(yè)詳解

“學(xué)物理，如霧里，霧里看物理，勿理勿理”、“保險起見選了一個B，結(jié)果答案清晰地寫著ACD”、“費勁心血研讀6年，畢業(yè)了唯一用得上的，就是給家里換了個燈泡……”所以物理專業(yè)到底是何德何能讓無數(shù)留學(xué)生嘔心瀝血、爆肝熬夜呢？今天小編就帶大家走進傳說中最令人禿頭的物理專業(yè)，我們還特別邀請到了美國Top20綜合性大學(xué)的Andrew同學(xué)來為我們分享他的親身經(jīng)歷。

1什么是物理專業(yè)

物理學(xué)，是研究物質(zhì)運動最一般規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的學(xué)科。作為自然科學(xué)的帶頭學(xué)科，物理學(xué)研究大至宇宙、小至基本粒子等一切物質(zhì)最基本的運動形式和規(guī)律，因此成為其他各自然科學(xué)學(xué)科的研究基礎(chǔ)。物理是一門探究世間一切事情，或現(xiàn)象為何發(fā)生或存在的學(xué)科，簡單點可以理解成theory of everything，即“萬物之理”。而在這個大標(biāo)題之下，物理又可以大致被分為純物理和多學(xué)科物理學(xué)。純物理也是我們一般在高中課堂上所接觸到的物理，再具體細(xì)分的話可以分為：經(jīng)典力學(xué)、熱力學(xué)、電磁學(xué)、相對論和量子力學(xué)。除此之外，物理也并不是一門獨自美麗的學(xué)科，它與其他學(xué)科也可以構(gòu)成多學(xué)科物理學(xué)，包括：化學(xué)物理學(xué)、地球物理學(xué)、經(jīng)濟物理學(xué)、大氣物理學(xué)、生物物理學(xué)、醫(yī)學(xué)物理學(xué)、天文物理學(xué)七大分類。但物理本就包羅萬象，因此在深入研究之后，會有更多可選擇的分支，所以在大一的時候可以不著急定下來哪個分支，應(yīng)該先多上幾門課了解一下再決定。

2專業(yè)名校

總結(jié)來說，物理學(xué)的理論結(jié)構(gòu)充分地運用了數(shù)學(xué)作為自己的工作語言，以實驗作為檢驗理論正確性的唯一標(biāo)準(zhǔn)，這也使它成為了當(dāng)今最精密的一門自然科學(xué)學(xué)科。因此物理也吸引了大批的留學(xué)生前仆后繼地投入它的懷抱。小編在這里為大家整理了全美最“溫暖”的前20個懷抱，學(xué)物理去這些學(xué)校絕對沒錯！當(dāng)然，雖然在這里列舉的都是綜合性大學(xué)，但是許多文理學(xué)院的物理專業(yè)也是極其頂尖的，比如哈維穆德學(xué)院，同時與其相匹配的也是一點都不亞于頂尖綜合性大學(xué)的申請難度。

TOP 20:

#1.California Institute of Technology

#2.Massachusetts Institute of Technology

#3.Stanford University

#4.Harvard University

#5.Princeton University

#6.University of California Berkeley

#7.University of Pennsylvania

#8.Columbia University

#9.Cornell University

#10.Johns Hopkins University

#11.University of Illinois Urbana Champaign

#12.University of California Santa Barbara

#13.University of Maryland College Park

#14.University of Texas Austin

#15.University of Washington

#16.University of Michigan Ann Arbor

#17.University of California Los Angeles

#18.University of Colorado-Boulder

#19.University of California Irvine

#20.University of Wisconsin Madison

列舉了這么多，排名固然能在一定程度上說明問題，但它絕對不是全部！因為本科階段的話，不用過于在意學(xué)校。只要排名不算太靠后的，本科階段不同學(xué)校的課程安排其實都是差不多的，學(xué)校更主要的還是給你提供一個學(xué)習(xí)的環(huán)境，所以在選擇學(xué)校的時候，還是要優(yōu)先以更契合哪個學(xué)校的氛圍為考慮條件！

3基礎(chǔ)+高階課程

所以說了這么多，美國大學(xué)物理專業(yè)到底是學(xué)些什么呢？木有關(guān)系，接下來就是物理專業(yè)初級，中級，高級，三個階段的課程精華簡介！Introductory Courses:

Introduction to Theoretical Physics / 理論物理概論：

這門課全面地介紹了理論物理的基礎(chǔ)，其所涵蓋的課題包括：分析動力學(xué)、場論、統(tǒng)計力學(xué)、相對論和量子理論。所使用的具體案例包括牛頓力學(xué)、天體力學(xué)、電磁學(xué)、對稱性與守恒定律之間的聯(lián)系、相對論引力、黑洞和量子信息。課堂討論將涉及到歷史上的相關(guān)問題，以及物理哲學(xué)。

Widely Applied Physics / 廣泛應(yīng)用物理學(xué):

這門課使用了物理作為工具來分析重要技術(shù)和現(xiàn)實世界系統(tǒng)，并強調(diào)了“Back of the Envelope”的計算，而這個術(shù)語在物理學(xué)家解決新問題，并分析國家和國際政策問題時常常被用到。同時，這門課也涉及到介紹各種各樣的全新概念，所以信息含量還是非常大的。

Symmetries and Geometry in Quantum Mechanics / 量子力學(xué)中的對稱與幾何：

這門課主要回顧對稱性在量子力學(xué)中的作用。所涉及的課題包括原子和分子對稱性、晶體學(xué)對稱性、自發(fā)對稱性破缺和相變、凝聚態(tài)物質(zhì)的拓?fù)浞矫妗Ｒ欢ǖ臄?shù)學(xué)基礎(chǔ)知識對于這門課來說是比較關(guān)鍵的。

Intermediate Courses/?Advanced Courses:

Mechanics / 機械學(xué):

這門課大致涵蓋了經(jīng)典力學(xué)的基本思想，包括與現(xiàn)代社會工作的接軌以及應(yīng)用。主要的課題包括拉格朗日方程、角色變分原理、對稱性和守恒定律、Hamilton's方程、Hamilton-Jacobi理論和相空間動力學(xué)。而這門課所學(xué)的知識經(jīng)常被應(yīng)用于天體力學(xué)、量子力學(xué)、理論小振蕩和經(jīng)典場、以及非線性振蕩。

Electrodynamics / 電動力學(xué)：

這門課主要針對高年級本科生。課程將從靜電開始，隨后涉及到Maxwell方程。主要包含的課題有：靜電、電介質(zhì)、磁靜電、電動力學(xué)、輻射、各種介質(zhì)中的波傳播、波動光學(xué)、衍射和干涉，并討論了現(xiàn)代物理中電動力學(xué)和光學(xué)的應(yīng)用。

而正如小編在上面所提到的，物理往深處學(xué)那是五花八門，所以除了所列舉的經(jīng)典課程之外，物理專業(yè)的選課還可以有各種各樣的搭配。初級課可以學(xué)習(xí)一些經(jīng)典力學(xué)，或者電磁、熱學(xué)，然后隨著課程的深入再選擇一些相對論、量子物理的基礎(chǔ)課，分析力學(xué)、光學(xué)、天體物理、或者統(tǒng)計熱力學(xué)之類的課也是一種方向。

4適合什么樣的學(xué)生學(xué)習(xí)

在一開始學(xué)習(xí)物理的時候，興趣絕對是很重要的，但也絕不是一道高高的門檻。物理適合所有對物理感興趣的人學(xué)習(xí)，所以只要是在高中時期對物理有一點點興趣的，或者根本不知道自己以后想學(xué)什么的，都可以在大一的時候選一門物理課上看看。而隨著學(xué)習(xí)的慢慢深入，和難度的遞增，這個時候態(tài)度就很重要了。因為走到這個地步的學(xué)生都清楚自己是非常喜歡物理的，所以這個時候拼的就是一個態(tài)度了。只要能夠認(rèn)真的聽課，完成作業(yè)，基本上都是不會有什么問題的！

5后續(xù)發(fā)展道路

總結(jié)來說，物理走學(xué)術(shù)界那自然和別的學(xué)科都一樣，都是要讀到博士然后再進研究所，或者進高校。如果不想走學(xué)術(shù)路線的話，物理專業(yè)也算一個挺百搭的專業(yè)，因為學(xué)習(xí)四年物理能給所有其他學(xué)科的學(xué)習(xí)都打下很扎實的基礎(chǔ)，跨專業(yè)申請研究生或者去華爾街做金融的都大有人在。所以四年的物理真的可以讓你為做任何事情都有很充分的準(zhǔn)備。

6為什么選擇物理專業(yè)

我從很小的時候就一直想知道這個世界到底是怎么運作的，雖然說這個目標(biāo)看起來難以實現(xiàn)，但物理可以讓我更清晰的理解不少事物究竟為何發(fā)生，以及為何存在。

可以說我選擇物理就是為了滿足我的好奇心吧，在真正學(xué)習(xí)的過程中，我發(fā)現(xiàn)自己對這個世界的疑問被一個個回答，這個過程也是很有滿足感的。

7一門最喜歡的專業(yè)課

大一的時候，我上了一門很有意思的PHYS1116物理基礎(chǔ)課。教授非常好，經(jīng)常在教室里直接就做演示。這門課是一門比較基礎(chǔ)的物理，主要內(nèi)容就是經(jīng)典力學(xué)和一些狹義相對論的東西，里面很多內(nèi)容其實高中都有直接涉及到，但是在這門課里面用嚴(yán)格的微積分證明了一遍，很多在高中需要讓你記住“就是這樣”的東西在這門課里推導(dǎo)后變成了“嗯，就應(yīng)該是這樣”。這門課的作業(yè)也很有意思，題目經(jīng)常一開始經(jīng)?？床怀鰜韽哪睦锶胧?，但是當(dāng)真的下功夫把嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖C明過程寫出來之后會有很大的成就感。

8申請準(zhǔn)備

其實很多學(xué)術(shù)活動類的活動都可以在大學(xué)申請物理專業(yè)的時候為我們的簡歷增光添彩，以下小編就為大家列舉了一些很有含金量的物理學(xué)術(shù)活動類活動，拿好不謝！

USAD / 美國十項全能：

美國學(xué)術(shù)十項全能(United States Academic Decathlon) ，簡稱USAD，是由美國非贏利性組織(USAD Association)舉辦的面向高中生的學(xué)術(shù)性學(xué)術(shù)活動。本學(xué)術(shù)活動包含十個科目，其中有七個客觀題考試科目，分別為藝術(shù)，經(jīng)濟，文學(xué)，數(shù)學(xué)，音樂，科學(xué)，社會科學(xué)；另外有三個主觀考試科目：演講，面試與寫作。每年的比賽都有一個特定的主題，組委會提供的相應(yīng)教材。而其中的數(shù)學(xué)和科學(xué)項目，都是對物理學(xué)習(xí)能力很好的證明。

Physics Bowl / 物理碗:

美國物理碗學(xué)術(shù)活動是由美國物理教師協(xié)會主辦，已有30年的歷史，在美國極具影響力。每年有上萬名優(yōu)秀的學(xué)生參加該學(xué)術(shù)活動，其中成績突出的美國學(xué)生除了有機會受邀參加美國國家物理奧林匹克夏令營，還有機會進入美國物理學(xué)術(shù)活動國家隊，而對于我們留學(xué)生來說，這會是在大學(xué)申請時讓我們倍受名校青睞的一筆。

PUPC / 普林斯頓大學(xué)物理學(xué)術(shù)活動：

由普林斯頓大學(xué)物理組織，受到美國普林斯頓大學(xué)物理系及天體物理科學(xué)系支持，面向全球高中學(xué)生，為他們提供展示自己解答非常規(guī)物理問題的能力、學(xué)習(xí)當(dāng)下物理領(lǐng)域中新鮮前沿的研究、同時角逐獎項。

F=MA：

由AAPT（美國物理教師協(xié)會）主辦，也是美國選拔高中物理奧林匹克隊伍的初賽。比賽時間是每年一月。美國奧林匹克物理學(xué)術(shù)活動分為兩個階段：第一輪F=MA Contest，只測試力學(xué)知識；第二輪USAPhO（USA Physics Olympiad，基本上在3月進行），測試內(nèi)容更廣泛，美高的中國同學(xué)可以參加第二輪的USAPhO。國內(nèi)的同學(xué)們雖然只能參加第一輪，但如果能夠達到入圍USAPhO的分?jǐn)?shù)，也能夠充分體現(xiàn)你的物理能力，增加美國大學(xué)對你物理水平的了解。