為什麼學物理的人,做什麼行業都很出色?

學科概覽

什麼是物理學?

物理是一門研究世界本質的基礎科學,萬物是怎麼組成的,微觀粒子是如何隧穿勢壘的,引力場內的時間是怎樣變化的,光究竟怎樣走?好奇心不停地驅使著人們探索,學習世界運行的規律也確實夠吸引人,但並非所有的知識都只和有趣的自然現象有關。高速旋轉陀螺不倒的現象固然很有趣,但分析受力和不同順規的歐拉角與現實的關聯則涉及複雜的數學原理;薛定諤的貓的故事固然神奇,但當生動的宏觀例子具體到一個個用波函數描述的量子態上時,你還能不能靜下心來分析它的本徵值本徵態?在學生階段,要學習的內容很多元,週期很長(部分具體內容將在下文稍加介紹),除了複雜的四大力學和各種相關數學知識,在本科期間時間,學生還需要快速學習和掌握各種技能如編程,數學方法,使用各種儀器,甚至一些簡單的第二外語等等。雖然需要學習的知識看起來繁雜,但他們隱隱連接在一起,所有的技能都支撐著你去理解更深更復雜的物理理論知識。


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這些知識都是前人探索的成果,甚至有些到現在都還只是猜測,而主要學習階段結束後,學生要根據自己的興趣選擇一個研究方向,參與科研。進入科研階段之後,就完全是一種新的生活。此時你不再像本科階段那樣有大量自己的時間,生活中大多時間要在實驗室或者辦公室裡,一切思考和事件都開始和物理有關;當你的算式解不出想要的結果,實驗數據一直異常時,教科書上和前人的研究中也已經找不到你想要的答案 。雖然有老師和學長學姐的指導,但你的課題終究需要你自己的思考。這個時候,你最初的好奇和雄心是否保持不變?

一代一代的物理學家數學家想象了不同的理論和假設來詮釋世界為什麼是這樣運行,它們不停地被後來新的物理學家所驗證或修改,也有源源不斷的 年輕人加入探索的行列,就像你們和我。 在漫長的歲月中,你一個人在辦公室看著文獻,身邊一杯茶,在茶杯的另一邊,一定有很多並不真實的影子,波色、薛定諤、歐拉……他們沉默著,和你一起看著屏幕裡他們的晚輩、你的前輩或同事的實驗成果。在無數個日夜中,這些人一直陪伴著你,你之前所有的學習過程凝聚成各種各樣的人的幻影,你不是他們,但你帶著他們的心血前行 。很多人對學物理的人有一種誤解,覺得這個群體就是不通人情,不懂浪漫,每天只和公式打交道,生活極其枯燥。但難道對世界的好奇心,在未知中摸索沒有被人發現過的祕密不是一種最高等級的浪漫嗎?


專業方向

本科培養體系

很多專業都可以以物理本科為開端,因為物理對數學,建模,編程等能力的高要求,本科學物理將來再轉行一般不會太難。

理論物理

純物理主要研究現代物理理論,除了物理基礎以外,對數學基礎和建模能力要求也極高,一般希望讀純物學位的學生將來會繼續讀PhD然後做四五輪博後之後在高校謀求教職。還有一種情況是純物的本科生在進入研究生階段直接轉行金融專業,此時只要稍加補充一些法律和經濟知識便可如魚得水。

工程物理

工程方向一般是培養解決實際問題,和如何將物理理論應用於商業產品(或服務)。雖然工程方向學習週期沒有純物長,但一般來講讀Master還是有必要。一般在畢業以後就業範圍極其廣泛,業界眾多企業都需要工程方向畢業生幫忙做設計。

生化物理

生化方向一般屬於物理系的凝聚態分支。生物物理一般情況下都是研究soft matter的種種性質,從而將這些性質應用於對人或其它動物的治療手段上。而化學物理同樣是凝聚態方向,但研究的則是各種元素組合成的分子在不同狀態下的性質,一般也成為材料科學。生化物理在業界就業同樣廣泛,企業實驗室需求量很大。


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PhD研究細分方向

PhD階段物理系所有分支都屬於純物,工程學院和化院分管工程和生化分支。即便是純物一個分支,其中也是方向眾多。

宇宙學

宇宙學主要研究對象是天體以及星系的運動,起源和變化,以及宇宙中各種輻射。有的與高能物理的交叉方向會涉及暗物質和黑洞吸積盤等,比如著名的大爆炸理論(Big Bang Theory)就屬於這個範疇。

凝聚態

凝聚態(Condensed Matter Physics,又稱CMP)是用已知或猜測的相關定律解釋不同物質在不同凝聚相下的物理或化學性質。凝聚態可與化學, 納米技術等學科進行交叉並將結果應用於商業行為,主要研究超導性質與分子表面結構的關係。由於物質種類數量眾多,凝聚態研究人員需求量也很大,凝聚態應該說是所有純物理學科中就業率最高的分支。

AMO

AMO全稱Atomic, molecular, and optical physics,顧名思義,是研究物質與物質或物質與光的相互作用,利用粒子吸收或放出光子的行為控制其能級。此方向現在最熱門的應用是量子信息實驗的分子製備,如用光路將激發態的分子降為基態等。

高能物理

高能物理旨在原子核中基本單位間的相互作用,這些基本單位之間的相互轉化需要或放出極高的能量。著名的粒子加速器即為高能物理的研究手段之一,一個超大型量子對撞機的科研經費動輒數百億美元,除了建造成本還創造了數以萬字的科研崗位空缺。一個高能物理的課題一般需要相當多的人和機構之間的合作,一篇高能物理的文章甚至可以前兩三頁都是作者署名。

量子信息學

量子信息學包括量子密碼術、量子通信、量子計算機等幾個方面,是量子力學與信息科學相結合的產物,是以量子力學的態疊加原理為基礎,研究信息處理的一門新興前沿科學。量子信息學將對計算速度產生革命性的提升,同時又將提供一種更為安全的通信手段,其商用價值無可估量。


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申請方向選擇

因為本科物理學的內容很基礎,在申請研究生或者PhD的時候可選的方向很多很多。除了物理系的三大主流方 向(理論、AMO、CMP)以外,還有生物系的 biophysics,化學系的 Chemical Physics, 工程院的 Applied Physics、 EE、 MSE、 ME等等。因此申請者一定要認真把握自己真正的興趣究竟在哪裡,自己讀完碩士/PhD之後究竟想幹什麼。很多人都是很盲目地做出出國這個決定,又很盲目地做出申物理系的決定,儘管自己並不喜歡做物理也不想當 faculty。

很多人認為, 因為本科學的是物理,所以以後申物理肯定最好申,於是就只申物理,而不去看別的系,這就走了彎路了。因為物理並不一定比交叉學科或者工科容易申,尤其是 top school,他們的交叉學科和工程專業都很喜歡招物理出身的人。而且,很多大學的物理學院專業裡面也只有物理學是純物,其它的專業細分與工科交叉交大。比如光信就是 EE 中的 Optics,材料物理就等同於 MSE,應用物理翻譯過來就是 Applied Physics。對於這三個系的同學,申物理系才算是“轉專業”啊!所以,除了那些對於那些真正執著於理論物理的同學們,申請者需要放寬思路,從多個系的多個方向裡選擇最適合自己的。

當然,作為一個只學了三年基礎課的本科生,從那麼多方向裡選擇出自己最感興趣的方向,的確很難很難。如果你看了某篇文獻或聽了某個講座後對某個小領域(比如弦論、 STM、納米光學、超導、 Topological Insulator,激光冷原子等等)一見鍾情,非它不做,那恭喜你選方向的任務已經完成了。如果沒有找到最適合自己的小方向,那就多看看各個系、各個方向的網頁,多聽講座多讀文獻,選擇一個大概的方向(比如說,光學、凝聚態、材料等等),來尋找自己感興趣的方向。

選校建議

即便是學習同一學科,身處不同人生階段的同學,甚至相同階段但抱有不同理想和計劃的同學所適合的學校也不同,可以說沒有最好的學校,只有最適合你的學校。在此有一些針對不同人群的擇校建議可供參考。

本科學習

在本科階段選擇基礎學科如物理作為專業者,未來發展方向十分寬泛,有留在學界繼續深造者,更多則是選擇在畢業之後研究生階段轉行至業界,以金融或工程,甚至其他作為發展方向。對於有意轉行的人群,在本科擇校時不推薦盲目按照專業排名申請學校。

以轉行金融為例,在本科時發展人脈比之積累學術沉澱更為重要,此時可適當觀察選擇數學或金工強校,以求在學期間拓寬視野,在結識良師益友的同時,得知在畢業後轉行和發展過程中有用的信息。再以欲轉行工程者為例,則應看重學校與對口企業的合作與實習機會,而非一味追求學術排名,學界活躍的大學一般與業界名聲良好的大學重合度很低(除藤校等頂尖大學外)。如新澤西的史蒂文斯理工學院,業界校友眾多,甚至在跳槽和申請工作的時候頗有互相幫助的風格,然而在學界卻學者寥寥,存在感極低。

而對於將來的事業還沒有太明確規劃的同學,建議在擇校之前儘量明確發展道路。若實在模稜兩可也是很正常的,希望同學不要焦慮,此時在擇校過程中,確保學術水平的同時可以多多考慮自身喜好。美國地界廣闊,貧富差距十分懸殊,一些大城市如紐約灣區等地,有紐約大學,哥倫比亞大學,加州大學歐文分校,洛杉磯分校,都以娛樂生活風生水起著稱,眾多世界級博物館畫廊等等就在身邊,其生活水平比之北京上海也不遑多讓。而出了一二線城市的輻射範圍,娛樂生活則十分匱乏,但也沒有了滿眼人群及交通混亂的煩惱。著名玉米地學校 普渡大學身處一片菜地之中,康州大學則佔山為王擁有一片小山頭,一進此類學校,則很難出門,但也可以享受寧靜的生活狀態。故而若自己對生活狀態有偏好,擇校時可多多考慮生活方面而非學術。

院校排名

對於物理學的專業排名,申請者一般可以參考的數據主要是US News的研究生項目排名,以及上海交大的物理學學術排名。而綜合排名更大程度上反映的是學校的國際聲譽,因為這個指標是基於本科生教育的排名,而研究生項目的排名更多的衡量了學校的學術水平。對於物理系,一般認為 Physics 的整體排名的重要性大於各個小方向的排名。一個物理系的整體排名很大程度上反映了這個系的 faculty 質量和學術氛圍,而各個小方向(比如AMO或者CMP之類的)的排名更多是依據這些小方向的 faculty 規模排的。對於工科,工程院的整體排名和要申的系的排名都可以參考一下。專業排名的高低,大體上是能反映申請的難易程度的。所以,可以根據自己的硬件定位好申請學校的排名檔次。


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特別是對於希望申請物理專業PhD項目的同學來說,絕大多數已經對自己的研究方向和學術道路有了明確的計劃和想法,故而對於此類人群,在選擇學校的時候最該看重的是項目組的好壞而非整體學科排名甚至研究方向排名。此外很多頂尖學校的項目組或實驗組都在處於起步狀態時廣邀學生,甚至不顧學生硬件水平有沒有滿足本校一般的錄取條件,有時會出現“破格錄取”的假象,很多學生會因嚮往學校的名聲而飛蛾撲火一般入組學習,但結果往往很差。

以量子信息實驗方向,冷分子實驗室為例,這種是典型的物理實驗室,從其起步時段算起,到實驗臺完成度足以進行一些基本實驗,其中需要耗費大概三年的時間,若一個PhD學生在實驗組起步時被徵召入組,到實驗臺搭建完成,再到進行創新實驗進行課題,保守估計五年已經過去了。一般學校為PhD提供funding的時間在五年到六年,而此時課題還未完成,論文還未發表,就會出現延畢,甚至自費讀博的悲劇。就算是完成度極高又聲名很大的項目組,也不一定是適合你的。如馬里蘭大學量子中心某組,掛著數學系的名號卻實際上要求組員學習編程等知識,在研究過程中用到最高深的數學知識竟是微積分。但Boulder同方向項目組則側重數學,多應用群論拓撲等理論。故就算是同種項目組,也需要深入瞭解,分析哪個更適合自己再做打算。

地理位置

地理位置是絕對不能忽視的一種選校依據,當你最後有幾個學術聲譽差不多的學校的 offer 時,常常會選擇地理位置最適合自己的學校。畢竟, PhD 的生活至少需要五年,如果一個喜歡熱鬧的人去了大農村估計會悶死,如果一個喜歡安靜的人去了大城市肯定又承受不了周圍的煩躁。還有一個必須考慮的問題就是治安。如果一個學校靠近黑人區,那麼最好不要申。如果一個學校接二連三的出槍殺砍頭案,那麼也要注意了。

一般對於物理這類的基礎學科來說,較為清靜的環境是有利於培養堅實的學術基礎的。當然,清淨並不意味著去太偏僻的與世隔絕的小村莊,畢竟在做實驗的過程中還是要從外界購買各種實驗儀器和原材料的,而且地理位置的學校一般與國際學術圈的交流也更多一些。所以,像 Princeton, Berkeley, Northwestern 所在的環境優美的小鎮,是最適合潛心研究物理的。至於紐約和洛杉磯這些大城市,或者 UIUC 這種偏僻的玉米地,可能不是每個人都能適應。 再有就是氣候、人文環境等等,看看是否適合自己。中國人一般最喜歡加州, 其次是東海岸,最後是中部和南部。當然如果你隨遇而安,對地理位置沒有任何要求的話,儘量少申加州,多申幾個地理位置差的但學術聲譽好的學校。這樣能有效地避開激烈的競爭,最後說不定會有意外的驚喜。

PhD導師的選擇

如果你選定了一個特定的研究方向,那麼你的選校就要以 potential advisor 為主了。在學術道路的起點,遇到一個好老闆是三生有幸的事情。那麼選老闆的依據是什麼呢?

首先,老闆要 nice!這一點比老闆牛不牛更重要。因為老闆牛不代表他會帶學生(有可能主要依靠博後來發文章),而且曾經牛不代表以後繼續牛。 但是,如果老闆 nice,稍 push 但不是那種變態的 push,當你有事情找他時他總能抽出時間,當你有問題時他總能認真解答,那麼你肯定能學到很多東西。遺憾的是,如果我們不進一個組待一段時間,很難觀察出老闆是不是 nice。有一個方法是,多聯繫這個老闆現在的學生和已經畢業的學生,看看他們對這個老闆是怎麼評價的。還可以抓住一些面套或者onsite面試的機會,當面跟老闆聊聊。

其次,當然還得看老闆牛不牛。一個“牛老闆”,首先當然是發 Nature/Science/PRL 多的 老闆,而且論文被引頻次很高。不過更重要的是他的學生的畢業出路。想做 faculty 的話,要看他的學生畢業後去哪兒做了博後,之後又去哪兒當了 AssistantProfessor;想進 industry 的話,要看這個老闆是否跟工業界有合作,學生畢業後是否進了知名的大公司。

再者,對於導師學術水平的評判,可以先看該教授發表文章期刊的檔次。如果 pulication 裡充滿了 Nature、Science、 PRL,不用再細看也知道很牛。其次,絕大多數情況光從期刊上看不出來一 篇文章到底有多大價值。比如很多在 PRB上的文章要比 PRL的更詳盡、更有價值, 很多 PRL 的文章要比 Nature、 Science 更物理、更重要。這個時候,看期刊就是膚淺的,我們要看該教授發表文章的引用次數。引用率對不同的領域有不同的標準。一般領域越大,比如納米,其文章引用次數相對也越多;而領域越小,如量子霍爾物理和 STM 等等,文章引用數比起來就要少不少。一般來說,一篇文章 如果能單篇被引超過 50 次甚至到 100 次,就是很出色的了。

此外,有一個很重要的指標叫 H-index,如果一個教授的 H-index 是 20,則說明該教授迄今為止有 20 篇文章單篇被引次數超過 20 次。一般來說, H-index 能達到 20-30,該教授就應該算是較成功的物理學家了,若達到 40-50,則此人必是大牛。此外,還有一個叫做 physics author rank 的網站,會對物理學家按百分比的形式排名,大家可以參考一下。當然除了 pulication, 選導師更重要的是導師的人品。這就需要大家從該組的師兄師姐或者其他途徑打聽了。此外, 不是跟大牛就一定好,這要根據個人的性格而定。有的人自主性強,心理素質好; 有的人自主性不強,心理素質不夠好,於後者而言,也許跟一個年輕的 nice 的 導師,比跟大牛更合適。


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院校概覽

除了耶魯哈佛等這些老牌名校,美國還有很多適合物理學者深造的小眾大學:

I.學術在細分方向屬於頂尖水平但綜合排名不高: 例:Rochester University, Colorado University – Boulder, SUNY University of Stony brook…… 此類學校在本科申請時時常被忽略,因為很多同學認為本科學校最重要的是綜合排名。但對於希望在學術上繼續深造的同學來講,在本科時期結識業內有名的教授是相當重要的,因為申請Graduate School的時候如果得到他們的推薦信,對申請工作事半功倍。很多本科生在大三大四都會參與research 工作,本科選擇此類學校將有很大希望在有名的大佬手下工作並很容易做出一些對本科生來講很優異的成果。羅切斯特為本科生提供宇宙學,生物物理,凝聚態,高能,量子光學(cooling and trapping方向)等等research opportunity。研究方向幾乎比一些學校的PhD研究方向還多。而科羅拉多大學量子中心世界頂尖,也為自己的本科生提供入組實習的機會,並且有獎勵學分。石溪大學更不必說,著名核物理學家、諾貝爾物理獎獲得者楊振寧在該校執教37年,幾乎全世界學習理論物理的學生都對石溪的楊所都心懷嚮往。

II.專業排名不高但項目發展前景很好:比如Brandeis University, Drew University… 布蘭迪斯大學近年新推出的跨學科項目 (Independent Interdiciplinary Major) 在業界風評甚佳,物理,數學,計算機,工程等系學生皆可申請。雖然布蘭迪斯在傳統意義上屬於文科院校,但出自其跨學科項目的學生卻在工作市場上炙手可熱,而且也屬於STEM範疇內,在申請綠卡或工作簽證的時候會受到一定優待。 德魯大學則更是名不見經傳的小學校,但其排名低不意味著實力差。申請Drew時有機會入選Baldwin Honorship,一旦入選,入學第一年便要選一門代號為HON的課程。此課程一般每年有十個左右的學生有機會上,但其教授達到12個之多。十二個教授皆為新澤西著名藥廠實驗室(Pfizer, Novartis,Merc等 )或醫院實驗室的退休研究員。將一對一輔導學生,手把手教他們進行人生中第一次research。而且此校與藤校哥倫比亞大學有合作項目,特定專業(包括物理)學生只要在前三年GPA達到3.5(十分簡單),即可參加哥倫比亞大學的3+2項目,在本科第四年入學哥倫比亞大學工程學院,經過兩年的學習即可拿到Master學位。

III.美國之外的其他學校: 除了美國,其他國家也有很多學院項目各有特色令人嚮往。如加拿大的PI(Perimeter Institute for Theoretical Physics),此院校不同於美國傳統Master項目,其學習時間只有一年,在一年時間裡,學界大佬如年輕有為的Neil Turok,Kevin Costello教授四大力學,並有其他學校或組織的來自各個領域的博後或教授開seminar,帶學生了解每個研究方向的真實生活。 歐洲有著名的劍橋,帝國理工,布里斯托,格拉斯哥等等,申請難度比美國低一個檔次,但是費用昂貴。其他學校如University of Tokyo, Swiss Federal Institute of Technology Zurich, University of Munich等也是物理名校,雖不處在英語國家,也有英語項目可供選擇。再就是大名鼎鼎的馬克斯-普朗克研究所(Max Planck Institute, MPI),其研究領域的成績享譽世界,雖然沒有碩士項目,但是對於國內讀完碩士的申請者來說,德國3年制的PhD項目是一個不錯的選擇。

課程設置

本科培養體系

本科物理專業所要求的課程大同小異。在第一年要求上大物一和二,還有微積分的一系列課程,難度水平跟國內高中差不多。進入第二年之後,物理系的學生就要開始學習一些現代的物理概念,一般學校會設置有modern physics,包含簡單的原子分子,量子數,和狹義相對論等等。

而為了理解以後的高階物理課,此時的物理系學生要上數學物理方法以提前接觸一些簡單的數學知識幫助理解抽象的物理概念(大概包括複數分析,線性代數,微分方程,傅里葉變換等等)。有的學校,如紐約州立大學系統,為了銜接大物中的簡單概念與以後要學習的量子和電磁學概念會引入一門專門講waves性質和特點的課,這門課也是物理系的必修課之一到了大二下學期,之後學生就要開始學習真正的物理基礎課程:四大力學。包括經典力學(半年),研究宏觀物體低速情況下的運動,略微介紹拉氏量,運動方程等概念;電動力學(分為上下,一共一年):研究靜電場,磁場等影響粒子的方式(在本科中不涉及任何關於相對論的知識);量子力學(分為上下,一共一年):研究微觀粒子,介紹不確定度與波函數等概念;最後是熱/統計力學(半年):介紹熱力學四個定律,以及熱,功,熵等概念。 四大力學是物理系學生最重要的基礎課,無論如何一定要學好。但是除此之外,根據學生將來的發展方向不同,要畢業還需要選修一些別的課程:

i. 物理:如果傾向於畢業之後繼續在物理系深造,則除了物理課還需要學一些進階的編程技能,時下最流行的是c++和python。還有數學知識,包括實變,復變,常/偏微分方程,線性代數,群論等。而在本科的最後一年,最好選上本校的研究課程,即跟著一個實驗組做research,參加組會,做一些力所能及的工作,並撰寫畢業論文。

ii. 工程:如果是畢業之後希望從事工程工作的學生,或者參加如哥倫比亞大學3+2項目,則最好再選修一些電子、電路設計方面的課程。並且需要掌握工程專業各種開發軟件的應用。

碩士課程

傳統的物理學碩士課程體系其實非常flexible,因為物理學的內涵廣泛,選課自由度也就非常的大了。比如普林斯頓大學的物理學碩士項目,第一年為學生上課(6-8門課),第二年進入研究階段。授課的範圍主要覆蓋三個方向:

量子力學與量子場理論

Quantum Mechanics 量子力學

Relativistic Quantum Theory 相對論量子理論

Introduction to High Energy Physics 高能物理導論

凝聚態物理與生物物理學

Introduction to Condensed Matter Physics 凝聚態物理

Atomic Physics 原子物理學

Biophysics 生物物理學(計算生物學)

廣義相對論和高能物理

Introduction to General Relativity 廣義相對論導論

Advanced Topics in General Relativity 高階廣義相對論

Introduction to High Energy Physics 高能物理導論

當然,除了這種理論物理的碩士之外,還有應用物理的碩士項目,或者其他交叉學科的物理學碩士。比如生物物理學,是物理學與生物學的交叉,有時也稱為計算生物學,因此與計算機科學也有一定程度的交叉。物理學與經濟學和金融學也存在一定程度的交叉,比如金融數學領域所應用的隨機偏微分模型基本上都來自於物理學,所以物理學的同學去讀金融數學的項目也不存在很大的跨度。


為什麼學物理的人,做什麼行業都很出色?


PhD

在PhD的前兩年中,大部分學生還是需要上課的,同時兼職TA的工作。在這兩年中,PhD學生要繼續學習進階版的四大力學,時間設置跟本科的四大力學時間比例相同,並根據自己的研究方向選修其他的專業課程。如專攻宇宙學的學生要選廣義相對論,專攻凝聚態的學生則要選固體物理,等等。物理系的TA工作基本包括給本科生帶大物實驗,判作業,判考試卷子,和帶recitation等等,工作時長一般可達到一星期20小時。 在前兩年的課程學習之後,學生要參加qualification考試,通過考試者正式成為PhD candidate,並加入學校的實驗組進行research,此時就要開始立課題,為發論文畢業做準備了。

申請規劃

本科申請

申請本科並不是一件困難的事情,難點在學校的選擇。總的來講,申請本科的硬性要求只有SAT/ACT和託福或雅思成績,還有高中的gpa。但是如果想稍微進好一點的學校,則還需要考物理AP和數學AP。對於國內的理科生來講,物理和數學AP並不難,需要花時間準備和刷分的是SAT/ACT和語言考試。如果想申請好一點的學校,SAT要考到2100分(滿分2400)以上,ACT則一般需要32分(滿分35)以上,託福基本需要108分(滿分120),雅思7.5左右。如果考AP的話最好是滿分。 很多本科學校也需要申請者提供推薦信,這對於高中生是一件很頭疼的事情,但如果不是特別突出的推薦信,對申請的幫助不大,可以不用過分糾結。而本科學校申請麻煩在除了統一要求的personal statement之外,很多學校要求申請人根據要求寫一些小paragraph,每個學校的題目都不相同,所以申請時儘量早早建立賬號,就算不立刻填寫申請表也要早看看有沒有要寫的essay或者paragraph以提早準備。

申請季一般開始於申請者11年級結束的暑假,所以推薦申請者11年級時就開始準備各項考試如SAT或ACT,給自己留出足夠的時間多刷幾次分。AP物理和數學考試對中國高中生來講並不需要花太多時間準備,選在自己時間寬裕的時候考就行,需要注意的是要在考前一個月背背相關單詞,考試前一個星期做做模擬題就夠了,主要把時間留給準備SAT以及語言考試。所有考試成績在11年級結束前準備完畢,之後在申請網站填寫資料和成績並請學校寄出成績單即可。

MS/PhD申請

申請Graduate school的物理系,標準化考試方面需要GRE General,語言成績,和GRE Physics Subject,其他還需要本科說得過去的gpa和質量高的推薦信。對申請物理系來講,GRE General並不需要太高的分數,只需要達到verbal 150以上,Quantitative 170(滿分),writing 3.5。語言成績也不是很重要,跟本科標準差不多。需要認真準備的是GRE Physics Subject,在很多學校網站上都寫著這一項不是必須的,但實際上如果想申請好一些的學校就必須考,而且一定達到90 percentile以上,如果連80 percentile都沒達到則最好不要遞交此成績。GRE Physics Subject考試反映了申請人基礎知識的掌握程度,是申請中很重要的一項。

和GRE sub重要性不相上下的是三封推薦信。推薦信一定要選能給自己強推的人寫,弱推甚至不推的信基本都是起反作用。推薦同學們在自己實驗室的老闆,小老闆,或者擅長的專業課教授中選擇三個人給自己寫推薦信。一個大佬或者和自己很熟悉的教授的強推對申請起的作用甚至超過subject考試。但要注意的是,很多大佬在學術界人緣並不好,這種推薦信可能反而會讓你被拒。Graduate School的申請有十分複雜的因素,並不如本科申請那樣單純,建議在申請前調查自己申請的教授所做的研究。 以上都做好了的話,套磁並不是必須的,可以隨手給你看中的課題組老闆發封郵件介紹一下自己的基本情況(但也逃不過成績)和研究方向以及畢業論文,如果老闆看中你自然會endorse自己的department給你發offer,如果老闆沒有回覆則意味著委婉的拒絕,此時不要強行套磁惹人厭煩。與套磁同理,Statement of Purpose應實事求是,不要寫的太過花哨,應主要強調申請者做過的research以及發表的文章,物理系最看重的是科研水平而非你的個人品質。

大一一年的時間必修課都十分簡單,在此期間最好自己開始預習以後的專業課,看看教科書。大二要開始上專業課了,此時專業課並不難,而且教授一般會放慢腳步讓學生慢慢適應,所以此時最適合開始準備GRE General 考試。 此項標準化考試對任何理科本科生來說都很難,其涉及的單詞量巨大,所以準備週期也很長。個人建議在做任何習題之前,先花兩個月的時間把核心單詞(大約三千個)背熟,然後開始做真題及magoosh。大二結束前,力求將GRE general考得越高越好。雖然GRE General對物理系學生申請幫助不大,但它卻是很多頂尖學校的門檻,如果申請人其它綜合素質都很好,而僅僅是因為GRE分數不夠高被藤校拒絕就太遺憾了。在大二下學期及大三整個一年,必修的四大力學應該已經學完了,此時應利用大三的暑假準備GRE Physics Subject考試。對於此項考試,儘量能考多高考多高,這是最重要的一項標準化考試。大四開始已經進入申請季了,此時最重要的是先挑選學校,明確自己的研究方向,進而開始申請。

就業前景

學術界:物理學屬於比較複雜的基礎科學,一般來講希望以後留在學界的物理系的學生需要讀完PhD之後再做幾輪博後,邊做research邊找教職。一旦拿到AP的offer就進入高校任職,帶自己的實驗組,之後憑藉研究和教學成果申請tenure。

業界: 學術界並不是學物理的唯一出路。加州理工,北卡等名校也有針對物理系學生轉金融工作的項目。而且由於在過去的學習過程中接觸過大量建模練習,數學知識還掌握了一些編程技巧,物理系MS畢業生轉行金融也很容易,很多諮詢公司和銀行非常喜歡招聘物理系學生並對其進行培訓。quora上甚至有問題是“Why are there so many physics majors and PhD’s in finance?( 為什麼金融界有那麼多物理系學生)”。


為什麼學物理的人,做什麼行業都很出色?


為什麼學物理的人,做什麼行業都很出色?


上圖一目瞭然的展示了物理系PhD畢業之後的就業方向和工資水平。可以看到,畢業後只有不到五分之一的PhD還留在學界,而其他人都紛紛轉行。雖然這個數據反映了畢業繼續做研究是一件很艱難的事情,但也可以從側面看出,物理系畢業生就業選擇之廣泛,再加上圖二數據,不難看出各個群體的收入都十分可觀(除教育工作之外,但實際上從事教育工作的人常常有如做tutor之類的外快可以賺,而此處只列出主業收入並未將副業包括其中)。 現在網絡上很多信息喜歡以收入薄弱、科研清貧來勸退物理系學生,而且大部分都是物理系PhD甚至博後發表的言論。這其實都是他們的一種很不負責的自我吹噓方式,為了體現他們自己能夠忍受平淡枯燥的生活而突出學習物理這個學科的缺點。而實際上他們所列舉出的所謂缺點並不應該成為熱愛物理的學生不學物理的理由,畢竟業界各大公司也都知道,在學生期間學到的知識並不是最重要的,重要的是學習的能力。或者換句話來說,學物理的人再去學其他學科,都會發現很快就可以上手,故而物理系學生的就業方向並不如人們所想象的那麼窄,事實上物理系是集中將來的科學家,程序員,工程師,醫生,藥師,交易員,諮詢師等等各種廣泛人才的專業。請同學們不要被網上的各種不負責任的單方面言論嚇到,只要能夠在學期間好好學習,再冷門的專業也有廣闊的就業前景。

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