伽利略創(chuàng)立了近代物理的實(shí)驗(yàn)方法論，為后世物理學(xué)家開創(chuàng)了道路。從此物理學(xué)開始了蓬勃的發(fā)展，近代和現(xiàn)代的技術(shù)發(fā)明和人類進(jìn)步，大多最初源自物理學(xué)上的發(fā)現(xiàn)。沒有物理學(xué)就沒有計(jì)算機(jī)、相機(jī)、汽車等等現(xiàn)代生活中必不可少的工具?，F(xiàn)代的技術(shù)發(fā)明，往往是在物理實(shí)驗(yàn)室研究到一定程度之后，進(jìn)入工業(yè)界的研究室，再推廣到市場(chǎng)。

一、物理學(xué)的幾大分支

能級(jí)是物理學(xué)中的重要概念，標(biāo)識(shí)物理過程中涉及的能量等級(jí)。當(dāng)代的物理最大的兩個(gè)分支是凝聚態(tài)物理(condensed matter)和高能物理(high energy)，分別是在原子的能級(jí)和原子核內(nèi)部粒子的能級(jí)。

經(jīng)過20世紀(jì)的發(fā)展，對(duì)單一原子的理解已經(jīng)相當(dāng)深入，但是當(dāng)大量原子形成一定結(jié)構(gòu)(如晶體(crystal))時(shí)，電子在其中的行為與在單一原子中有極大的不同。這就是凝聚態(tài)物理研究的主要對(duì)象：多體效應(yīng)(many-body effect)。超導(dǎo)(superconductivity)、超固體(super solid)、波色-愛因斯坦凝聚(Bose-Einstein condensation)、量子計(jì)算機(jī)(quantum

computer)、碳納米管(carbon nanotube)和單層碳結(jié)構(gòu)(graphene)、光學(xué)晶體(optical lattice)等等，都是凝聚態(tài)物理研究的最前沿。由于多體問題的數(shù)學(xué)復(fù)雜性，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象往往很難得到理論解釋。許多理論都通過簡(jiǎn)化實(shí)際情形來抓住物理過程的主要本質(zhì)，從而簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)上的困難。也有一些從最基本的公式出發(fā)來推導(dǎo)，試圖去擬合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

原子核內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)的能量比原子和電子運(yùn)動(dòng)的能量要高很多，因此物理學(xué)的這個(gè)分支叫做高能物理。標(biāo)準(zhǔn)模型(standard model)比較好的描述了組成原子的粒子的物理性質(zhì)，但是仍然有很多實(shí)驗(yàn)和理論問題是它不能描述的，如中微子(neutrino)的轉(zhuǎn)化和質(zhì)量，西格斯粒子(Higgs boson)的模型等等。要進(jìn)行如此高能量的實(shí)驗(yàn)，主要借助遇加速器(accelerator)，將粒子加速到非常高能量后轟擊要研究的標(biāo)靶(target)。高能物理往往同時(shí)存在有數(shù)種乃至數(shù)十種不同的理論，然而由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的匱乏，這些理論都暫時(shí)無法驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜻_(dá)到的能級(jí)是高能物理的最大瓶頸。

物理學(xué)的研究提供了許多有用的工具來為其他學(xué)科服務(wù)。生物物理(biophysics)就是利用物理的工具來研究生物過程，比如用光學(xué)扭矩(optical

tweezers) 來研究DNA的分解和力矩。

光學(xué)也是物理學(xué)中的一個(gè)重要分支，特別是在量子光學(xué)(quantum

optics)的概念被提出后，這一領(lǐng)域得到了極大的發(fā)展。光有著波粒二像性，是一種量子波。一般認(rèn)為光線是直的，乃是忽略了波的性質(zhì)，因而光顯得由粒子組成。在一定條件下，光的量子性會(huì)在物理系統(tǒng)中起到主要作用，不能被近似忽略掉。因而我們必須研究量子光學(xué)來描述這些體系。光學(xué)跟工業(yè)界有著非常的密切聯(lián)系，很多成果走出實(shí)驗(yàn)室就上流水線了。

二、物理學(xué)的就業(yè)方向

(1)原子核物理

現(xiàn)在核技術(shù)已經(jīng)在越來越多的領(lǐng)域得到了應(yīng)用。最重要的是國(guó)防事業(yè)，核能源的開發(fā)，另外同位素藥劑應(yīng)用于某些疾病的診斷或治療;同位素儀表在各工 業(yè)部門用作生產(chǎn)自動(dòng)線監(jiān)測(cè)或質(zhì)量控制裝置。加速器及同位素輻射源已應(yīng)用于工業(yè)的輻照加工、食品的保藏和醫(yī)藥的消毒、輻照育種、輻照探傷以及放射醫(yī)療等方

面。為了研究輻射與物質(zhì)的相互作用以及輻照技術(shù)，已經(jīng)建立了輻射物理、輻射化學(xué)等邊緣學(xué)科以及輻照工藝等技術(shù)部門，但是核物理專家是研究出這些儀器，使用 這些儀器并不需要核物理學(xué)家。因此對(duì)于核美國(guó)大學(xué)物理專業(yè)而言，繼續(xù)從事研究工作依然最合適，不過從事核電站的工程師也是越來越多人的選擇。

(2)凝聚態(tài)物理

凝聚態(tài)由于其研究的范圍太廣，就業(yè)情況也要分開看是研究的具體內(nèi)容是什么。做半導(dǎo)體，超導(dǎo)體，納米材料的由于和EE，材料比較相關(guān)，可以在 IT、電子行業(yè)做新材料研發(fā)，測(cè)試工程師。不過現(xiàn)在的物理系比較偏重理論研究，因此事實(shí)上大部分人還是繼續(xù)做研究工作。凝聚態(tài)畢業(yè)生找工作時(shí)，去一些典型

的工業(yè)重地為佳：例如加州，德州，濱州等。例如美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司就設(shè)立在加州，德州石油工業(yè)發(fā)達(dá)，美孚等石油公司的總部都在德州，濱州煤炭，鋼鐵工業(yè)發(fā)達(dá)，匹茲堡是美國(guó)最大的鋼鐵中心。

美國(guó)大學(xué)物理專業(yè)的同學(xué)想要在工業(yè)界找到工作的話，務(wù)必提前準(zhǔn)備，補(bǔ)充所缺的知識(shí)如計(jì)算機(jī)編程，統(tǒng)計(jì)等，才能在工業(yè)界順利找到工作。因此，凝聚態(tài)的就業(yè)面比起以上提到的各個(gè)方向都寬了不少。

(3)光學(xué)

光學(xué)作為21世紀(jì)物理的一個(gè)最熱門方向。它是美國(guó)物理專業(yè)中最接近應(yīng)用的一個(gè)方向，和EE(電子電器工程)結(jié)合得也最緊密。特別是如果出身于三 大光學(xué)中心 (UniversityofRochester，UniversityofCentralFlorida，UniversityofArizona)的光 學(xué)院的話，由于它們得到工業(yè)界的廣泛認(rèn)可，聯(lián)系又緊密，就業(yè)不成問題。此外光學(xué)研究者可以在光纖通訊，光學(xué)(光電子)器件公司，太陽能產(chǎn)業(yè)，激光，液晶材 料等領(lǐng)域工作。太陽能方面，雖然經(jīng)濟(jì)低迷，不過美國(guó)的太陽能產(chǎn)業(yè)仍取得長(zhǎng)足進(jìn)步。

去年，美國(guó)太陽能設(shè)備市場(chǎng)比2008年擴(kuò)大近一倍;安裝太陽能設(shè)備的美國(guó)民房與日俱增，屋頂式太陽能設(shè)備的發(fā)電量增加了約兩倍。在其他行業(yè)紛紛 裁員之際，太陽能行業(yè)的就業(yè)人數(shù)卻在擴(kuò)大。在美國(guó)利用最多的五個(gè)州是加州、佛羅里達(dá)州、新澤西州、科羅拉多州、亞利桑那州。跟EE結(jié)合比較多的是關(guān)于光電 子，光通訊方面的了。這方面的就業(yè)就更廣了，一般的網(wǎng)絡(luò)公司，我們熟悉的中國(guó)移動(dòng)，中國(guó)電信，聯(lián)通，鐵通等等，以及儀器設(shè)備商，例如華為、中興、TP— link等等。

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