格“物”致知

博闻 · 发表于 2010-12-22 10:49:33

——物理类专业辨析(徐林铁)
大学这个理想的象牙塔突然在报考的前夕变得那么繁杂而神秘，对于某类专业纷乱的名称，我们知之甚少。那么就从物理学这个角度来窥视相关专业的概况。
物理学——爱因斯坦式的思考
物理学专业横跨理、工两类，分支专业的触角伸向众多领域。应用物理学和物理学专业是物理学类的两大基础专业。力学类以理论与应用力学为主要专业又自立门户。它与物理学、应用物理及工程力学并列物理领域的四大金刚。
物理学与应用物理学区别在于研究的内容和使用的方法不同。物理学研究的是物质运动的规律。它的研究方法更多地依赖于数学和物理的理论，通过思考和推导来获得进步。然而在本科阶段，学习的又大多为基础课程。想要对当前的物理高难课题有所突破，则需要进一步深造。这一专业的特点，在于除了可以搞理论的研究外，又是其他许多分支学科的基础。
这些理论基础及理性思维的训练，使得我们在其他交叉领域有着广阔的发展前景。在今天这个时代，科技成果往往诞生于交叉学科，而物理学无疑是非常重要的基础学科。从牛顿的经典物理学到量子力学，爱因斯坦的相对论，再到霍金的《时间简史》及黑洞理论、暗物质等。物理学在自身发展的同时也带动其他领域的发展。在工业各个行业，如信息（电子信息工程）、机械（机械制造）、电器、电讯、医疗、国防、航空（航空宇航工程）、冶金等相当广泛的领域有重要作用，对纳米科学技术、材料科学、能源开发（热能与动力工程）以及生物技术等很多方面影响巨大。物理学虽然是以研究理论为主，但是其发展前景还是相当不错的，除了南大，北大、清华、复旦中科技等老牌大学开涉外，近4年来又有70多所高校设立了物理学专业。由于未来中国在数十年内，还会继续筹建水坝、核电站等大型工程，也就需要更多的物理专业人才，以满足从事那些相关工作。
应用物理学——在身边的物理
在我们身边，手机、电视、电脑早已经成为了生活的一部分了。而这一切皆应感谢它——应用物理。本专业以物理学的基本规律、实验方法及最新成就为基础，来研究物理学应用。尤其是应用于工程、开发、设计、产品检验、自动化等学科。应用物理学是当今高新技术发展的基础，是多种技术学科的支柱。其目的是便于将理论物理研究的成果尽快转化为现实的生产力，并反过来推动理论物理的进步。如核能、半导体、核磁共振、激光、超导、红外遥感等技术都是它的研究方向。这也是它与物理学专业的最大区别所在。
杨振宁教授认为，当前和以后的几十年内物理学的重心在于应用物理学。目前应用物理学发展比较快的主要是一些新兴的技术性行业，例如在电子科学、计算机科学方面等，如与其有着近亲关系的电子科学与技术专业便是一例。
应用物理学涉及的一些非常具体的问题，一般都是采取实验的方法来进行研究。这也是与理论物理的不同之处。对于热爱物理学，但又不适合或是不愿意做纯理论研究的学生，应用类专业是一个理想的选择。不过考生也应该注意，物理就是物理，专业虽然是应用类的，但在本科学习期间，理论学习仍占很重要的部分，同样要有大量比较艰深的理论课程，报考者应该有充分的信心。
   开设的主要课程：高等数学、普通物理、电子线路、理论物理、结构与物性、材料物理学、固体物理、传感器及一次信号提取、计算物理学、光学、现代通讯技术、激光原理等。

物理学与应用物理是物理院名下的两大学科，在全国的高校之中，南京大学是实力较强的院校。中国科学技术大学，清华大学，复旦大学是同时开设这俩个专业的院校。其他大部分院校只设有其中之一。然而开设物理学专业的院校从2004年的176所增加到现在的251所，应用物理的93所增加到现在的157所，可以说明物理学的这两个基础专业还是受到社会及广大学子欢迎的。
理论与应用力学——自立门户的力学
力学是一门以工程技术为背景的应用基础性学科，以理论、实验和计算机仿真为主要手段，研究工程技术中的普遍规律和共性问题，所学知识更接近工程技术的运用。简单的说就是建模，把复杂的问题转化成可定量分析的力学模型。这一专业要掌握数学、物理的基础知识，加深力学基础理论及专业方向的专门知识，加强实验能力和计算机应用能力的训练。而本科期间科学研究和工程技术应用只是初步训练而已。计算机数值计算与数学是理论与应用力学的两大工具，学好本专业，前提就是熟练掌握这两大工具。本专业所研究的问题，多以工程实际为背景，目的性很强，适合数学逻辑思维比较强的学生报考。钱学森曾经指出：在21世纪，“力学加计算机将成为工程设计的主要手段”，所以计算机课程是少不了的。
   开设的主要课程：高等代数与几何、数学分析、力学与工程科学概论、数学物理方法、材料力学、理论力学、弹性力学、流体力学、振动理论、力学实验、计算机程序设计、计算机语言与数据结构、计算机辅助设计、计算机数值仿真、计算方法与软件。

工程力学——有工程的地方就有它
工程力学是研究有关物质宏观运动规律，及其应用的科学。它包括：质点及刚体力学，固体力学，流体力学，流变学，土力学，岩体力学等。这些内容决定了它与各种工程之间的密切关系。工程力学就是在机械、土建，材料、能源、交通、航空、船舶、水利等各项工程中从事力学有关的科研。所以它不在物理院名下，更多的归于工程学院。如上海交通大学把它设在船舶与海洋工程学院，而清华大学则设在了航空航天学院。
工程力学的实验研究包括实验力学，结构检验，结构试验分析。模型试验分为部分模型和整体模型试验。结构的现场测试包括结构构件的试验及整体结构的试验。即使我这样说，有些读者还是不能了解那么多关于力学的名词，我着重介绍流变学、土力学及岩体力学。
流变学：主要研究物理材料在应力、应变、温度湿度、辐射等条件下与时间因素有关的变形和流动的规律。实质在于各种材料的蠕变和应力松弛的现象、屈服值以及材料的流变模型和本构方程。
土力学：研究土体在力的作用下的应力-应变或应力－应变-时间关系和强度的应用学科。工程力学的一个分支，研究土体中可能发生的地质作用提供定量研究的理论基础和方法。
岩体力学：研究一定地质环境中的岩石和岩体的强度、变形破坏、破碎等规律，合理利用岩体，避免不利因素，并制定岩体改造方案和技术措施。
   开设的主要课程：理论力学、材料力学、弹性力学、流体力学、振动力学、计算力学、实验力学、结构力学、电工与电子技术、计算机基础知识及程序设计。

理论与应用力学是理工结合的专业，工程力学又是偏工科的专业。这两个专业大多设在理工科高校中。清华、哈工大、北京航空航天大学、上海交大这类以工科为主的大学在这两个专业方面是实力相当雄厚的。
物理学涵盖的内容非常广泛，这四大专业在大部分理工科高校都占有一席之地。清华大学除了物理学院、航天航空学院的工程力学外，还另设有工程物理系。中国科技大学除了凝聚态物理、微电子学与固体电子学方向的应用物理学外还设有光信息科学与技术专业。中国地质大学、西南石油大学、同济大学等把声学作为独立专业招收。这些相关物理专业是为了适应其大学的特色科研方向而设立的。例如中国地质大学、西南石油大学把声学用在地质勘探、测量，地震海啸的预测，水下定位与通讯、地下资源勘查等方面。除此以外还可以用在理疗、治癌、外科、体外碎石、牙科等医学方面。中国科技大学、华中科技大学，哈尔滨工业大学的光信息科学与技术专业的实力是有目共睹的。