新高考改革的问题集中在物理选不选上,这是个不争的事实。
选不选要因人而异,并没有绝对的对错。但是如果我们连大学物理要学什么?学到什么程度?哪些大学的物理研究什么都不知道,我们的选择就是盲目的。
为了避免这类盲目的问题带来的后果,我把国内目前物理学的发展现状和各顶尖高校的物理学相关情况做个粗略的介绍,希望给新高一的家长和学生带来帮助。
如果您的孩子高考后进行志愿填报的时候想考虑物理学,也请认真阅读这篇文章。
想中国物理学的现状,首先要知道世界物理学的现状,因为中国物理学一直落后于西方,它的现状和发展很基本上是由世界物理学现状及发展所决定的。
近300年物理学经历了三次重大突破:
1、是牛顿力学的建立和热力学的发展;
牛顿力学的建立和热力学的发展,导致了蒸汽机的发明,使人类进入蒸汽动力时代,进入了第一次工业革命;19世纪,从法拉第发现电磁感应,导致了发电机的发明,使人类进入了电气时代。
第一次工业革命,主要标志是蒸汽机的广泛应用,这是牛顿力学和热力学发展的结果。
2、麦克斯韦创立了电磁理论;
麦克斯韦电磁理论基础的电学和磁学的经验定律包括:静电学的库仑定律,涉及磁性的定律,关于电流的磁性的安培定律,法拉第电磁感应定律。麦克斯韦把这四个定律予以综合,导出麦克斯韦方程,该方程预言:变化的电磁场以波的形式向空间传播。
第二次工业革命,主要标志是电力的广泛应用和无线电通讯的实现,这是电磁现象的研究和经典电磁场理论的重大突破的结果。
3、相对论、量子力学的创立。
相对论和量子力学,前者补充了经典力学在高速,强引力场下的缺失,而后者填补经典力学在次原子世界的理论空白。
第三次科技革命以原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的发明和应用为主要标志,涉及信息技术、新能源技术、新材料技术、生物技术、空间技术和海洋技术等诸多领域的一场信息控制技术革命。这都离不开20世纪以相对论和量子力学为主要内容的近代物理的发展。
接下来我们说说国内物理学的状况。
首先给大家提供一个最新的好消息:
2月28日凌晨,来自中国科学院物理研究所、南京大学和普林斯顿大学的3个研究组分别在Nature杂志发布了最新研究成果。
他们的研究结果表明,数千种已知材料都可能具有拓扑性质,即自然界中大约24%的材料可能都具有拓扑结构。
这个数字让人震惊。
因为在这之前,科学家知道的拓扑材料只有几百种,其中被详细研究过的只有十几种。
这个消息对大部分普通人而言不太好理解,毕竟涉及到了拓扑这类的专业词汇。
不过,大家只要知道我国物理研究现在有很多方向的成功居于世界前列就可以了。
下面是重点。
国内将物理学列为一级学科,其下有理论物理,粒子物理及原子核物理,原子分子物理,凝聚态物理,光学,声学,等离子体物理,无线电物理八个二级学科。
上次我在科普文章里给大家介绍过凝聚态物理。
凝聚态物理是现在物理学最大的分支领域。大家比较熟悉的凝聚态物理的重大成就是半导体的发现及应用。
这个发现的社会价值只需看一眼身边的电脑和手机我想所有人都会明白。
凝聚态物理最近最热的方向,一个是“超导”,另一个是“纳米”。可以肯定的说,作为物理学最大的分支方向,它已经逐渐发展为整个物理学的主干和中心,无论是新高一的同学还是高考选报物理学相关专业的同学,你们中超过半数的人在将这个领域辛勤地工作着为人类造福。
光学目前是物理学最接近应用领域的一个分支,因为它的应用性太强了,在实际应用中即可成为能量的载体也可成为信息的载体。激光的发现重要性丝毫不亚于半导体,它使得光学发展为仅次于凝聚态物理的物理学第二大分支,并且目前比凝聚态物理更接近实际应用。
物理所,中科院里神一样的存在。
物理所是以物理学基础研究与应用基础研究为主的多学科、综合性研究机构,研究方向以凝聚态物理为主,包括凝聚态物理、光学物理、原子分子物理、等离子体物理、软物质物理、凝聚态理论和计算物理等。战略定位是“面向国家战略需求,面向世界科技前沿”,发展目标是“建成国际一流物质科学研究基地”。
在中科院基础科学园区里,规模最大的研究所就是中国科学院物理研究所,以其为载体的凝聚态物理国家实验室,是国家最重要的凝聚态物理研究基地,具有国际一流的研究水平。物理所第一个国家级实验室就是大名鼎鼎的超导国家重点实验室,是中国基础科学研究的一支王牌之师。有志于此的孩子在高考不能选择这里,但是可以考虑好专业方向,本科学习超导相关专业或理论物理,将来读博或博士后到这里继续深造。
北京大学物理学,全国最好的物理系(学院)
北京大学理科专业从建国以来一直是全国高校中最好的,北大物理最大的特点是各个二级学科方向都很强,尤其理论物理领域远远领先于其他高校,其它的几个二级学科方向也在全国位列三甲,北大物理一共有理论物理,粒子物理和核物理,凝聚态物理,光学四个国家重点学科。
南京大学物理系,凝聚态物理和声学物理全国高校最强。
凝聚态物理专业在国内高校中首屈一指,凭借这个优势奠定了南京大学在国内物理系(学院)的地位。南大物理共有理论物理,凝聚态物理,声学,无线电物理四个国家重点学科,其中除凝聚态物理外和它的声学专业也是全国高校中最强的。如果把天文学纳入物理学领域的话,由于比邻紫金山天文台,它的天体物理专业在国内更是一枝独秀。
南大物理系冯端院士与中科院半导体所的黄昆院士可以并称为中国固体物理学(凝聚态物理学的核心部分)的泰山北斗。
中国科学技术大学,全国唯一有两个物理系的高校,中国科学院博士生培养基地。。
物理系以研究凝聚态物理和光学两个大的应用方向为主。它的近代物理系以研究理论物理,粒子物理及核物理,原子分子物理,等离子物理等理论及实验方向为主,对应过去中科院的近代物理所(现分裂为北京高能所,兰州近物所和原子能研究院)。科大物理有五个国家重点学科,分别是理论物理,粒子物理及核物理,凝聚态物理,光学,等离子物理,比北大和南大还要多出一个,它的近代物理领域一直是全国高校中最强的。
复旦大学物理系,光学领域全国高校最强。
和南大抓住凝聚态物理一样,复旦大学物理系抓住了物理学的第二大应用领域光学,从而也奠定了其国内一流物理系的地位。复旦物理有理论物理,凝聚态物理,光学三个国家重点学科,其中光学领域是全国高校中最强的。
复旦大学物理系办学理念“办大学就是大师办学,无大师就无大学”
武汉大学物理科学与技术学院,来最美之大学,成就最美之人生。
钱学森曾说:“物理学是自然科学的基础之基础”。从自强学堂的格致门,到21世纪的武汉大学物理科学与技术学院,在这里,有师德厚重、学术顶尖的教学师资,有门类齐全、紧跟前沿的科研平台,有各具特色、国际范儿十足的联合培养班。在这里,你可以与大师为友,以同窗为伴,沿着美丽的武大梦追逐科学之梦、真理之梦、强国之梦,“判天地之美,析万物之理”,开启新的人生征程!
“黄鹤楼中吹玉笛,江城五月落梅花”
此外国内还有很多高校的物理系都非常优秀,篇幅关系就不一一列举了。
百家号“疯了老陈”,用内容影响世界!