美国专业解析之物理

一、专业介绍

1、简介

物理学 (PHYSICS)是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法的自然科学，简称物理。

2、分支介绍

物理学有分支，美国高校的划分方法有两种，分别是：

按照研究的方法进行划分，包括实验物理和理论物理 ;

按照研究的领域进行划分，包括量子物理学，等离子体物理，粒子 (高能)物理，核物理，AMO(原子/分子/光学)物理，天体物理，以及凝聚态物理;

随着现代物理学和其他学科的结合越来越紧密，逐渐产生了应用物理，生物物理这两个交叉方向。物理是一个成熟的古老学科，分支已经非常成熟，每个分支都有学校开设。以下是各个分支研究内容及申请热门程度的简要介绍：

1)天体物理

天体物理学是应用物理学的技术、方法和理论。该方向研究天体的形态、结构、化学组成、物理状态和演化规律的天文学分支学科。天体物理学分为：太阳物理学、太阳系物理学、恒星物理学、恒星天文学、星系天文学、宇宙学、宇宙化学、天体演化学等分支学科。另外，射电天文学、空间天文学、高能天体物理学也是它的分支。其中高能天文物理发展较快，主要任务是研究天体上发生的各种高能现象和高能过程。由于天文物理属于纯理论的研究，应用的层面几乎没有，因此只有非常爱好的人才会去学这样的学科，属于非常冷门的方向。

2)量子物理学

量子物理学是基于量子力学的一门学科，是一门研究震动中的微粒子的物理学。学家们在研究原子、分子、原子核、基本粒子时所观察到的关于微观世界的系列特殊的物理现象称为量子现象。量子世界除了其线度极其微小之外 (10-10～10-15m量级)，另一个主要特征是它们所涉及的宏观世界所对应的物理量往往不能取连续变化的值，(如：坐标、动量、能量、角动量、自旋)，甚至取值不确定。实验事实表明，量子世界满足的物理规律不再是经典的牛顿力学，而是量子物理学。量子物理学是当今人们研究微观世界的理论，也有人称为研究量子现象的物理学。 量子物理也属于艰深的冷门研究方向，不过量子物理学比天文物理要稍稍热门一些。

3)等离子体物理学

等离子体物理学 (plasma physics)是研究等离子体的形成、性质和运动规律的物理学分支学科。等离子体是宇宙中物质存在的主要形式，太阳及其他恒星、脉冲星、星际物质、地球电离层、极光、电离气体等都是等离子体。等离子体内部存在着很多种运动形式，并且相互转化着，高温等离子体还有多种不稳定性。因此等离子体研究是个非常复杂的问题。等离子体的实验研究，因为因素复杂多变，所以难度也很大，目前精确度还不高。现在正在大力进行这方面的研究，以期能够发展出一套方法，使等离子体的温度升高到一亿度以上，并能控制它的不稳定性,在足够长的时间内，将它约束住,使热核反应得以比较充分地进行下去。对等离子体物理的研究最初的目的是解决日益严重的能源问题。这些研究需要很昂贵的仪器，属于很高端的研究，只有少数的人参与研究。

4)粒子(高能)物理

高能物理学 (high energy physics)又称粒子物理学或基本粒子物理学，它是物理学的一个分支学科，研究比原子核更深层次的微观世界中物质的结构性质，和在很高的能量下，这些物质相互转化的现象，以及产生这些现象的原因和规律。它是一门基础学科，是当代物理学发展的前沿之一。欧洲大型强子对撞机09年开始运作，使得高能物理的研究欣欣向荣。目前的实验包括：CMS，D0，Atlas等等。由于从事高能物理研究需要很高端的仪器，而国内的学校一般都没有这个条件，因此也是个很冷门的方向。

5)核物理

核物理学又称原子核物理学，是 20世纪新建立的一个物理学分支。它研究原子核的结构和变化规律;射线束的产生、探测和分析技术;以及同核能、核技术应用有关的物理问题。原子核物理和高能物理有很大的相似之处。如今的核物理已不再是研究物质结构的最前沿。不过核物理已经在很多方面都已经很大的应用。例如现在的核能，辐照加工、食品的保藏和医药的消毒、辐照育种、辐照探伤以及放射医疗等等，而且相对而言对仪器的要求也没有那么高。因此还是比高能物理稍微热门一些。

6)AMO(原子/分子/光学)物理

光学是研究光辐射的性质及其与物质相互作用的一门基础学科，包括光的产生、传输与探测规律，光与原子、分子、凝聚态物质、等离子体相互作用的线性和非线性光学过程、光谱学特征，以及光学与其它学科交叉的有关问题及应用。光学学科的发展与理论物理、凝聚态物理及材料科学等的发展密切相关，也对信息科学、生物、化学及医学等的进步产生深刻影响。由于与前沿科技比较贴近，光学系的人际关系网很广，尤其是和 inustry的联系密切。光学研究在物理方面是属于很热门的方向。对于我们的客户而言，由于申请物理大部分是中大的客户，而他们的研究经历一般都是和太能薄膜，光子晶体相关(这两方面的教授名单已经收集，详看秘密基地)，因此光学也是客户申请的主流方向。

7)凝聚态物理

凝聚态物理学是现在物理学最大的分支领域，是从微观角度出发，研究由大量粒子 (原子、分子、离子、电子)组成的凝聚态的结构、动力学过程及其与宏观物理性质之间的联系的一门学科，以固体物理为基础的外向延拓。目前此一领域有两大热门方向“超导”和“纳米”，其他研究对象除晶体、非晶体与准晶体等固相物质外还包括从稠密气体、液体以及介于液态和固态之间的各类居间凝聚相，例如液氦、液晶、熔盐、液态金属、电解液、玻璃、凝胶等。研究领域包括固体物理、晶体物理、金属物理、半导体物理、电介质物理、磁学、固体光学性质、低温物理与超导电性、高压物理、稀土物理、液晶物理、非晶物理、低维物理(包括薄膜物理、表面与界面物理和高分子物理)、液体物理、微结构物理(包括介观物理与原子簇)、缺陷与相变物理、纳米材料和准晶等。

3、就业前景

总体情况：物理属于理论专业，和工业界的联系不多。总体而言物理学无论是在美国还是在中国，在工业界的就业都不理想，一方面是因为导师和工业界的人不熟悉，无法为学生找到教职以外的出路。而由于很多申请物理的都是 PHD。因此很多情况下美国的PHD毕业以后都是留在学校里面做博士后，或者到相应的研究机构做研究，或者是回国去大学做教授，又或者去中科院之类的研究机构做研究。在美国，物理工作者由于几乎都是博士，因此工资偏高。

针对每一个方向的人来说，就业的方向情况又有比较大的区别。

天文物理，等离子体物理，高能 (粒子)物理，量子物理

这几个方向的物理工作者由于本身研究内容过于先进，有些只是为了满足人类认识世界的好奇心而从事的研究，有些则完全脱离了现实，离应用还很长的距离。因此学习这些方向的物理工作者毕业以后只能是留在学校和在相应的研究机构从事研究工作。

原子核物理

原子核物理主要也是在学校担任教职和在研究机构担任研究人员外，还可以担任核电站的技术人员。虽然原子核物理的工作者也是从事教育和研究工作居多，不过这里把他们和以上的几个方向区别开来是因为原子核物理的研究偏重于如何应用这些核技术。现在核技术已经在越来越多的领域得到了应用。最重要的是核能源的开发，另外同位素药剂应用于某些疾病的诊断或治疗 ;同位素仪表在各工业部门用作生产自动线监测或质量控制装置。加速器及同位素辐射源已应用于工业的辐照加工、食品的保藏和医药的消毒、辐照育种、辐照探伤以及放射医疗等方面。为了研究辐射与物质的相互作用以及辐照技术，已经建立了辐射物理、辐射化学等边缘学科以及辐照工艺等技术部门。

光学

光学作为 21世纪物理的一个最热门方向，并非没有道理。它是最接近应用的一个方向了，和EE结合得也最紧密。特别是如过出身于三大光学中心(Rochester，Central Floria，Arizona)的光学院的话，由于它们得到工业界的广泛认可，联系又紧密，就业不成问题。此乃光学研究者可以在光纤通讯，光学器件公司(典型的是眼镜)，太阳能产业，激光，液晶材料等领域工作。太阳能方面，虽然经济低迷，不过美国的太阳能产业仍取得长足进步。美国有意从德国手中抢夺太阳能的头把交椅。去年，美国太阳能设备市场比2008年扩大近一倍;安装太阳能设备的美国民房与日俱增，屋顶式太阳能设备的发电量增加了约两倍。在其他行业纷纷裁员之际，太阳能行业的就业人数却在扩大。现在在美国就业最好的州是加州，佛罗里达州，新泽西州，科罗拉多州，亚利桑那州。

跟 EE结合比较多的是关于光电子，光通讯方面的了。这方面的就业就更广了，一般的网络公司，我们熟悉的中国移动，中国电信，联通，铁通，聚友等等，以及仪器设备商，例如华为，中兴，TP—Link等等。至于光子晶体，由于其特殊的结构和对于光的特殊性质，对于发明新的光学仪器有很大的帮助，例如太阳能电池就可以通过光子晶体而提高太阳能的利用效率，又例如可以利用光子晶体制造新的光开关，光放大器，光聚焦器等等。光子晶体极有可能取代传统的光学产品，对经济社会发展起到不可估量的作用。就业方面以光学仪器公司，太阳能相关的产业居多。

凝聚态物理

凝聚态由于其研究的范围太广，就业情况也要分开看是研究的具体内容是什么。做半导体，超导体，纳米材料的由于和 EE比较相关，可以从事有关电子行业的材料研发，测试工作，不过现在的物理系比较偏重理论研究。因此现实中大部分人还是继续做研究。凝聚态毕业生找工作多在一些典型的工业重地为佳：例如加州，德州，滨州。例如美国国家半导体公司就设立在加州，德州石油工业发达。凝聚态的同学想要在工业界找到工作的话，除了要早点准备意外，也要跟一位和工业界联系较多的教授，毕业的时候他还可以推荐你到某些公司。

二、专业开设情况与申请难度分析

1、开设情况与热门程度

在美国，几乎所有的学校都设置有单独的物理学系，而由于天文学也是物理学的一部分，因此也有学校把物理和天文两个专业设置在一起，称为物理和天文学系。该专业以 PhD学位为主，专业排名前70的学校中，全部开设PhD学位，而开设Master学位的只有40所左右，侧面反映出物理学的重心在于培养独立研究的人才。

申请物理专业的客户通常来自中大物理系，申请该专业的同时也会一同申请 EE，MSE这两个专业。相对而言，物理专业的申请难度更大，因为物理学偏研究，必须申请博士学位才能满足对学术深度的要求;而EE和MSE偏应用，申请硕士学位就能满足对工作的需求了。所以申请硕士学位的客户，我们不妨建议他们考虑偏应用的EE和MSE。

2、申请难度分析

1)专业背景

由于申请物理专业的人很多都是申请 PHD，因此对于物理专业的申请者来说，研究背景的要求是比较高的。然而在众多的申请者中，到底什么样的背景能够引起教授的注意呢?

首先是本科的学位及课程。最好的学位当然是物理学，数学的其次，其他专业除非真的有很好的物理课程和背景，否则不建议申请。 从这两年的录取数据来看，也只有物理专业的学生才去申请物理学这个专业。

其次是研究的丰富度。对于所有 PHD的applicant，教授会以一个研究人员的标准来看待，谁都希望自己的学生一来到学校就可以上手。从研究项目的数量来说，一般3个以上的研究经历是比较好的，当然也见过一些牛校的学生只有一个大学生研究的，不过他们已经有了很好的传统，教授对他们的学生的质量也比较放心，不能作为我们的参考依据。

另外，方向的匹配很重要，不仅仅是指你有某个研究项目和教授的研究相匹配，最好是自己选择项目的时候有目的性，几个研究都是针对某个问题的。有了这样的基础，说对某方面感兴趣也有了坚实的基础，教授也可以从你过往所做过的研究看到你的确是对这个方面感兴趣的。这样可以让教授放心，因为很多人去到学校以后经常转换研究的方向。例如客户郭啸风想要申请光学太阳能方面的，一开始他做了一维光子晶体的模拟，然后是二维的，再来是光子晶体带隙的，再来是做了关于太阳能薄膜的研究，而制作太阳能薄膜，都需要用奥光子晶体的知识。这样的研究经历义相承，很有说服力。

2)硬件分数

GPA：申请物理的博士的大部分都是清华，北大，中科大，复旦，南京，南开，中科院等等院校的本科生，研究生。这些学校本身在国外就着良好的声誉，而且学生的成绩都是很优秀的，他们的GPA一般都有85以上，要和这些人竞争，一个好的GPA是必须的。虽然很多学校都是要求80分的GPA。不过要成功申请到美国排名前50的博士全奖，按照过往的申请经验，GPA一般在87以上才比较有竞争力。毕竟作为基础学科来说，要保证学生有能力，有兴趣去做好以后的研究，本科四年的成绩就是一个好的证明。

TOEFL的分数对选校的级别有很大的影响。目前大部分的学校TOEFL最低要求一般在80分和100分这两条分数线。不过按照过往的申请经验来说，低于90分的申请者很少有成功申请前50的案例，TOEFL85分左右的只能考虑更后面的学校了。参考我们的客户宋飞(中大物理系，研究经历比较丰富，GPA88，GRE1290，TOEFL85)只拿到了Universityof Central Floria的全奖。参考我们的录取数据，那些TOEFL不够90分的申请者，一般都只是获得kentstate University，University of Alabama-huntsville这些比较少人申请的学校的录取而已。而TOEFL高于90分的稍微好一些，例如Arizonastate University，IUB，case，RPI等等这些综合排名和专业排名都不是很高的学校可以成为选择对象之一。

关于 TOEFL需要明确一点，很多人认为物理的很多都是发TA。于是对于申请者的口语要求很高(23)。事实上的确有极少数的学校要求申请者的口语达到23，例如rutgers，thestate university of new Jersey和University of Notre ame. 然而并不能因此说明学校给申请者发放TA是因为申请者的口语好。从经验来看，学校会先从专业背景上考虑是否给予录取，然后再考虑用何种形式对录取者进行资助。因此TA只是一种资助形式，如果学校有很多的TA，那么口语较差的人也可能拿到TA奖学金。例如宋飞口语只有18，同样拿到了UCF的TA，又例如另一位申请者口语也只有19，却同时拿到了JHU，Rochester，Duke的TA。

GRE ：和其他专业一样，学校对于GRE一般不作最低要求。少部分要求的如FloriaState University要求1100，Dartmouth College要求1200。但总的来说，有明确最低要求的学校属于少数。然而我们很少发现GRE少于1200的申请者成功申请到物理的博士。只有VT，KSU这两所学校录取的学生中，部分学生的GRE在于1100-1200的。一般获得offer的申请者GRE普遍在1200-1300左右。或者说这样的GRE成绩不会对你拿offer造成什么影响，当然前提是其它条件也不错，但是录取学校大部份也是综合排名和专业排名都不高的次热门。GRE1300以上的话对于拿几乎任何学校的offer都不会造成障碍了，例如赵龙宇的GRE也只有1300，就同时拿到了包括JHU，Duke，Wisconsin在内的10所学校的offer;浩GRE为1340，获得包括Vanerbilt，VT，FSU在内的PhD全奖录取。

申请名校 GREsub in Physics必不可少 ：据统计，物理排名前70的学校，只有10所左右不需要提供sub成绩，而又有7所左右的学校是强烈推荐考Sub成绩的。因此如果主申物理的话，那么Sub几乎是一个必要的考试了，否则对于自己的申请，选校的范围都会造成很大的影响。因为除了sub我们还要考虑TOEFL，专业匹配度等等因素。过往我们的客户没有考Sub去申请物理的PHD，选校上就存在很大的困难。最终只有VT，Iowa，case，FSU，NCSU，UCF等几个学校合适。

Subin Physics考试不单单是为了满足自己的需求，更是提高自己的竞争力的一个重要的方法，特别是当自己的GPA没有多大的竞争力的时候，一个出色的Sub则可以在一定的程度上弥补GPA劣势，更关键的是，几乎其他所有的物理申请者都考Sub，如果你不考的话，无疑是很大的劣势。一般来说，一个90%以上的Sub成绩就是比较有竞争力的。