研究生理论物理

“你上岸了吗”？相信见到今年 的考研生，大家问的最多的肯定是这句话。考研毕竟是一场竞争激烈的选拔性考试，结果也必然是几家欢喜几家愁。对于国内比较顶尖的研究生培养单位，除了清华、北大这些985高校来说，中科院也是很多学子梦寐以求的科研院所。中科院物理所简介在国内，中国科学院是一个顶尖的学术机构，它是由很多所组成的，中科院物理所就是其中之一。中科院应用物理所的地址在北京中关村，是我国物理研究最顶尖的研究所之一，吴有训、赵忠尧、严济慈、吴健雄、钱三强等著名科学家曾先后在物理所工作过。由于行业内的知名度比较高，所以物理所的招生也是比较苛刻的。物理所的物理学是以基础研究与应用基础研究为主，研究领域包括凝聚态物理、光学、原子分子物理、等离子体物理、理论物理、计算物理等，形成了与材料科学、信息科学、能源科学及生命科学相互交叉的研究格局。物理所现有超导、磁学、表面物理等3个国家重点实验室，光物理、先进材料与结构分析、纳米物理与器件、极端条件物理、清洁能源、软物质物理、凝聚态理论与计算物理等7个科学院重点实验室，固态量子信息与计算1个所级实验室。物理所借助着北京凝聚态物理国家实验室的建设，朝着国际一流的物理学基础研究与应用基础研究机构目标发展。研究生招生状况从今年物理所研究生的招生状况来看，一志愿生源十分充足，且绝大部分都是来自于我国顶尖的985高校，因此今年的录取竞争也是十分激烈的。从录取的结果来看，在28位进入面试的学生中，最后只一志愿录取了5位，14位学要进行所内专业调剂、5位不符合调剂要求，不进行录取、4位复试没有通过，不录取。录取的5位学子分别来自于四川大学、南京大学、南开大学和中山大学。但是值得注意的是，有一位来自英国牛津大学的学生却在第一轮面试中被淘汰，只能参加所内调剂。不过，从他的初试分数只有371分来看，这种结局已经是很好的了，因为大部分学生的成绩几乎都在380分以上。尤其是那些被录取的学生，分数基本上在400分左右。但是更让人遗憾的是，在4位直接面试没通过的考生中，除了一位来自双非院校东华理工以外，其余三位都是国内985高校毕业，而且还有一位来自北京大学的学生。可见，中科院的录取是不太看重学生的毕业院校的，重点考察学生的综合实力。记得以前总听考研的人说，如果成绩考不上顶尖985的话，可以报考一下中科院、农科院这样的科研院所，因为很多时候都招不满。但是从今年的状况来看，想要考入中科院来说的话也不是那么轻松了，接近400分的考研分数，又有多少人能够考得到呢？对于物理所今年的招生结果，你有什么看法？欢迎留言讨论！点赞+关注，大学生活不迷路!谢谢支持！

1927年秋，从欧洲留学回来的鲍林，对如何发展化学学科已经形成非常确定的信念：量子力学的革命性发展必然引发化学的新革命。他给美国各个大学化学系的学生作报告的过程中，不断宣传学科的新信念，即强调量子力学在理解化学的重要性。此举更深远的意义在于，美国其他院校化学系的学生认识到量子理论对化学学科发展的重要意义。1927年，鲍林已是加州理工学院的助理教授。1929年至1934年间，他每年得抽出两个月，在伯克利担任化学和物理的访问讲师，所讲授的课程是：从量子力学的视角理解化学键的特性。霍普金斯大学在尤里尤里在1924-1929年在霍普金斯大学工作，1929年之后在哥伦比亚大学工作.的努力下，化学系研究生的课程也引入量子力学。美国某些院校，教职人员认识到将量子力学纳入到课程体系的必要性，但很难聘请到优秀的物理学家。他们通常邀请访问学者讲授一个学期，而无正规的学术任命，因此这些课程的授课时间较短，内容也较为粗浅。此外，1930年之前量子力学的书籍虽然甚少，但康顿和莫尔斯合著了经典的《量子力学》。还有玻恩撰写的《原子动力学问题》。该书是玻恩于1925年至1926年间，在麻省理工学院所做的30场报告汇集而成。当时矩阵力学刚刚在欧洲问世，该书属于新旧量子理论的过渡性版本，坎布尔认为，该书有助于美国物理学家和研究生及时跟上物理学发展的主流。美国理论物理学家从1913年来受制于闭塞的信息，处于世界学科发展的边缘，到战后获得各类的奖学金资助“取经”欧洲；从跟踪学术前沿到参与国际交流、竞争的过程之中，为美国大学理论物理学科的贡献是多方面的。除了物理学家个人本身就能为学科乃至大学带来极高的声望之外，理论物理学家所拥有的特殊品质，对学科发展的裨益也是多方面的。比如其善于抓住学科发展的前沿，提升了学科在研究生层次上的教学和博士培养水准。像范·韦勒克、奥本海姆、康顿等物理学家，在教学方面颇具天赋，且将国内外最新的研究成果及时地作为教学内容。通过这种方式，学生能够感觉到自己是处在学科的前沿，且能极大激发其求知欲。密歇根大学的麦克莫瑞奇认为，“研究者将被证明比非研究者是更合格的教师，简单的原因是它可能更善于与学科的进步保持同步，他传递的知识更是原创性来源，而不是易受影响的书本。”参与量子力学前沿阵地归来的物理学家们，充分展示了最好的研究者也是最好的教学人员的信念。然而，尽管表6中展示了14所高等院校为物理系、化学系的学生开设量子理论课程，但大多是介绍性的。在1926年至1929年间，各个大学选修量子理论课程的学生人数众多，但有能力达到撰写博士论文水平的学生却寥寥无几。显然涉及师生两方面的原因：一方面，不少导师虽然传授量子力学课程，但并不积极从事该领域的研究；另一方面，20年代大多数美国学生并不熟悉量子力学的概念和数学工具，所以量子力学领域的选题对于他们而言，难度太大。鉴于20世纪前20年美国大学缺乏一流的理论物理学家和理论物理学中心，我们不妨设想一下，假如耶鲁大学的理论物理学家吉布斯更加合群一些，数学物理或许已经在19世纪末在美国大学扎下了根。尽管吉布斯收到了来自世界各地科学家的来信，索要他的论文，这在客观上扩大了他的国际影响。但是在教学方法方面，吉布斯是不称职的。他过着离群索居的生活，只带了几位研究生，尽管当学生向他请教时，他颇为热心地讲解他的观点，学生也能从他的言谈之中，听得出是位大物理学家在说话。但是，他从不邀请本来就为数不多的学生参与他的研究工作，他向学生展示的学术成果，都是“成品”而不是半成品。时至20年代后期，美国大学已经充分认识到理论物理学对实验物理学发展的重要性，那么，如何从制度上为培养这类人才作出反应呢？应该说，整个20世纪20年代，面对欧洲出现的量子力学发展的新形势，如何推进物理学科，尤其是量子物理学科的发展，始终是美国大学发展的重要主题。有感于欧洲大学不断涌现出新一代的物理学大师，阿姆赫斯特学院的物理学教授威廉斯建议美国大学各个系采用德国讲座制的模式，也就是每一个系均由一位杰出的科学家负责研究方向以及所有博士的培养工作。显然，他对美国大学的“系”缺乏应有的信心。这一建议遭遇美国学术界强烈反对。美国科学家固然需要融入更广泛的学术界，但并不是简单抄袭欧洲模式。物理学家勒布、卡尔·康普顿和贝戈认为，与欧洲不同的是，美国院校能够提供更多的教授席位。而且，由众多慈善基金会资助的博士后项目，为大学培养了一批训练有素的研究人员；年轻一代通过物理学会，欧洲的访问学者等方式，积极参与国际交流，已经踏入学科的前沿；有志于从事物理学领域研究的学生，拥有更多的选择机会，如加州伯克利、芝加哥、哈佛、密歇根、普林斯顿和霍普金斯大学。再说，在系结构的制度下，美国大学物理学科已经获得巨大的发展。

文：大学老班长我们总是羡慕学霸的智慧，却不知其实是厚积薄发罢了。2020考研初试成绩已经尘埃落定，有人喜有人忧，但“研究生扩招”的消息又给很多学生带来了更多的希望。面对社会的残酷及个人方向，考研越来越受到大学生的欢迎。但大众化教育的下的本科生无疑会面对落榜的可能。面对考研失利，有多少人会选择再考一次，又有多少人选择再考第三次。老班长的同学统计学专业跨考南开心理学，两次考研都失败了，没有勇气再开启第三次，于是选择直接就业了。可总有一些人让我们望尘莫及，他们从小坚持自己的梦想，清晰知道自己要干什么，困难面前不退缩，最终取得成功。有这样一个人，他曾三次备考研究生，却成为了中国最年轻的院士、物理学家，他就是清华大学副校长薛其坤。薛其坤，出生于山东省临沂市蒙阴县高都镇西峪村，一直自诩“山东放牛娃”，后考入山东大学光学系激光专业。本科毕业后，分配进入曲阜师范大学物理系工作，从小就有对科学的畅想，再加上80年代社会环境的影响，更加坚定了做科研、当科学家的信念，于是决定边工作边考研。但他的考研之路也像大多数人一样并不顺利，物理系的研究生备考了三次。第一次，他报考哈尔滨工业大学，高等数学只考了39分；第二次，报考中科院，物理只考了39分。次次受打击，但他没有放弃，依然坚持，终于在第三次考进了中科院物理研究所凝聚态物理专业。谈起考研经历，他说，“前两次的失利反映了自己的基础知识不扎实，第三次的备考只想着怎么把基础再打牢些”。第三次的考研，他的量子物理科目成绩为93分，也为目前从事的量子物理研究工作打下了良好的基础。我们大多数人一次失败后，会有第二次的继续努力，但第三次继续的就很少了。有多少人对于自己的理想，可以禁得起再三的挫折与考验？在没有成功的日子里，又有多少人会觉得自己是在蹉跎岁月还是厚积薄发呢。只有问清楚了这些，我们才能继续坚持下去，这就是梦想的力量。如果说三次考研经历更加坚定了他对科学理想的热爱，那么日本读博则是他科学之路的关键转机。1992年，作为中日联合培养学生，他来到日本东北大学金属材料研究所学习，受到了导师“7-11”的魔鬼训练。要求工作日早上7点前必须到达实验室，晚上11点后才能离开。那时的他，语言不通、作息严苛、没有朋友、和家人隔海。一天只有三件事，吃饭、睡觉、搞科研。困了，就坐在卫生间的马桶上眯一会。和家人通电话时，每次几乎要落泪，一年中有七八个月想要放弃、想回家。但正在上幼儿园的儿子给他背课文：“我是中国人，我爱自己的祖国”，又使他振作起来，继续坚持下去。在日本求学时，他取得了711实验室三十年来的最大科研成果，这一小小的成就进一步激发了他对科学的热爱，也感受到自己离心中的梦想又进了一步。正是在日本艰苦的求学经历，促成了追求学术极致的精神，他也把这种精神带到了清华大学，在往后20多年的时间里，他从来没有休息过一个完整的周末和假期，每天高强度工作。他先后入选中国科学院百人计划、中国科学院院士（41岁当选最年轻的），出任清华大学副校长、获得未来科学大奖物质科学奖、获得2020年度菲列兹伦敦奖（唯一的中国科学家）。薛其坤院士在物理方面的伟大造诣，正是其勤奋、专注、执着的体现。在这个世界上，天资禀赋的人很少，他们只不过是比平常人更能付出生命般的努力罢了。

进入大学后，几乎每个同学都会考虑本科毕业后是读研还是参加工作。是准备保研还是后面考研，或是积极的去找工作。大多数目标并不是非常明确的同学面对这样的选择总是纠结，不知道要如何选择。读研究生要3年的时间，如果用这3年的时间参加工作，获得的收获和能力的提升是否会比读研究生要多。这些都是困扰同学们的原因。事实上，在大部分同学面前，能读研究生大概率是一件好事。但也难免会有一些同学读了研究生后发现还不如就业来的好。2019年的研究生入学考试马上就要到了，考研这个话题再次成为大学里的中心谈论点。今天小编就跟大家分析一下，考研和就业的利与弊，到底哪个更划算。读研和就业是选择，更是机会曾经有过这样的故事，小王同学本科就读于某师范大学，在本科毕业后大部分同学都进入了市一级的中学当老师，也有少部分成绩特别好的进入省会当老师。小王则是选择了考研，并考上了本校的研究生，同样的也是师范方向。三年过去了，小王研究生毕业后再一次面临找工作的处境。小王看了许多中学的招聘公告，多数都是要求本科学历，附研究生优先录用。小王研究生毕业后面临的就业岗位和本科毕业时面临的就业岗位机会同样。甚至连城市和中学都一样。甚至自己考虑应聘的中学还有自己本科同学。此时，小王的研究生学历并没有给自己太大的加分，只是竞争力稍微强了那么一点点，甚至竞争力还不如本科的优秀毕业生。很显然，小王读研究生并没有想象的那么划算。通过故事，我们要思考背后的原因。其中，重点的要思考目标就业岗位是什么样的，是否一定需要有研究生学历，或者研究生学历是否能获得绝对的竞争力。如果如小王一样，目标就业岗位并对学历要求那么高，读研究生就没有那么的划算。还有一个故事。是电子科技大学计算机专业的一位同学，学习成绩非常好，专业排名第6，是有机会保研清华北大这样的顶尖学校。成绩前5的同学都放弃了保研，而他选择了保研到北大读研究生。三年的时间过去了，放弃保研的5个同学年薪全部在30万以上，并且成了小领导。而那个第六名的同学，研究生毕业后面对的依然是年轻20万左右的工作。而且去的企业和本科差不多。如同这个故事一样，电子科技大学计算机专业的本科生就业已经足够有竞争力，人才对于企业来说已经是供不应求，根本不在乎你是本科生还是研究生。这种情况下读研究生，显然也是不划算的。以上两个故事，读研之后在就业上都并没有太大的提升，似乎是不划算的。但换一个角度他们也可以划算，因为读研究生给了他们更多的机会，他们还可以选择读博士，博士毕业之后情况则完全不一样了。是本科学历根本无法比的。读研究生3年，大概率是划算的。但由于各种变化因素，某些行业和某些专业，读研究生则有一定的时间风险。相比之下，多数专业读研究生还是划算的。尤其是医学专业。熟悉的人都会知道，医学专业对学历非常的看重。好的医院几乎全部要求博士学历。对于这样的专业，能读研究生就要读研究生。除了医学专业，还有一些本科难就业而研究生好就业的专业，比如大部分理科专业，比如理论物理和生物化学，这些专业读研究几乎都是值得的。而工科专业本科就业一般就已经比较好，读研究生还是要衡量一下是否值得。如果你不是对学术一定要有什么追求的人，那么在是否读研究生的问题上就要以就业为导向，千万不要以逃避就业而选择读研，不要用“车到山前必有路”的心态来做决定。年轻人一定要多思考未来，这个很重要。本文由大学生励志网原创，首发百家号。更多关于成长 大学 专业 就业等方面的文章，欢迎关注。

物理类专业考研党选学校必备方向比努力更重要，选择一个合适的学校和专业，关系着每个考生未来几年甚至一生的发展方向和人生轨迹。下面小编为物理类专业考研考生准备了物理专业排名前八的高校。北京大学拥有7个物理类研究机构北京大学物理学院有3个国家理科基础研究和教学人才培养基地，4个博士后流动站，2个国家一级重点学科，8个国家二级重点学科，3个国家理科基地。该校拥有物理学、核物理、大气科学国家理科基础研究和教学人才培养基地。南京大学生物物理与软物质等学科有优势南京大学物理系是我国基础研究的国家队和高端物理学人才培养的重要基地。大学物理教学实验中心是国家物理学基础学科人才培养基地和国家物理实验教学示范中心。物理学院的“物理学”博士后流动站是全国优秀博士后流动站。中国科学技术大学中国“科技英才的摇篮”之称的高校中国科学技术大学物理学院建有中国科学院重点实验室4个（量子信息重点实验室、基础等离子体物理重点实验室、核探测技术与核电子学重点实验室、星系与宇宙学重点实验室），省级重点实验室2个（光电子技术重点实验室、物理电子学重点实验室），同时，学院还紧密依托合肥微尺度物质科学国家实验室、国家同步辐射实验室开展科学研究。清华大学教学资源丰厚清华大学物理系在科研管理方面下设三个研究所：凝聚态物理研究所，高能物理与核物理研究所和原子分子与光物理研究所；两个跨二级学科重点实验室：原子分子纳米科学教育部重点实验室和科技部材料设计与模拟实验室（清华分室）；五个跨一级学科研究中心复旦大学建有国家高性能计算中心复旦物理系现拥有国家一级重点学科（涵盖各二级学科），1993年成为国家理科科学研究与教学人才培养基地，是国家首批设立博士点和博士后流动站的单位，被列为国家"211工程"重点建设学科和国家“985工程”重中之重科技创新平台。上海交通大学科研创新能力强上海交通大学理学院物理与天文系目前物理与天文系按照研究领域设有 6 个研究所， 4 个省部级重点实验室。物理与天文系目前共有 25 支科研团队，研究领域覆盖理论物理及其交叉科学、粒子物理和核物理、天体物理和宇宙学、凝聚态物理、等离子体物理、光学等。浙江大学国家工科大学物理教学基地浙江大学物理系是国家理科人才培养基地和国家工科大学物理教学基地。在基地的建设过程中，"物理学与人类文明"被评为国家级精品课程，"大学物理"被评为浙江省省级精品课程。浙大物理系具有物理学一级学科的博士学位授予权，并有物理学一级学科博士后流动站。浙大物理学科在2006年教育部一级学科评估中，名列全国高校物理学科排名第五。中山大学凝聚态物理国家重点学科中山大学物理学院学院教学条件优越，拥有物理学系、光学与光学工程系、国家级物理实验教学示范中心、国家理科基础科学研究和教学人才培养基地4个教学机构，致力打造“强理强工”特色，是广东省唯一同时拥有理学（物理学）和工学（光学工程、材料科学与工程）博士、硕士学位授予权一级学科单位。

我国理学中最难学的几个专业大家都知道，在我国的大学专业里面，各类专业的涉及领域和所学的知识都是各不相同的，而在这其中理学类的专业可以说是最难学习与理解的。理学专业大都是研究一些比较抽象和高深的理论问题，是一个重视抽象理论学习研究的专业门类。那么理学又分为很多的专业方向，在这若干个的分专业中又有哪些相对来说是不易学习与理解的呢？下面陈默老师就为大家具体的讲述一下：大学最难学的4大理科专业！就业和考研都是“煎熬”！学姐：慎报。专业一：粒子物理与原子核物理粒子物理与原子核物理这个专业主要是研究一些微观世界的问题，它是借助于显微镜和碰撞仪等高端先进的物理实验仪器，和借助波动等一系列高深的物理基础现象进行实验研究的一个学科，是人类探索微观现象，实现突破当今科学发展瓶颈的一个有力工具。本专业要求学生具有强大的数学逻辑思维与深厚的基础物理知识铺垫，并且还要求学生具有极强的空间立体思维和充足的想象力。所以说，这一专业是非常的不容易学习的。因此，没有陈默老师所说的上述特点的同学一定要慎重的报考本专业。专业二：数学专业数学专业是大学理学专业里面的一个基础学科，基本上所有学习理学专业的学生都要学习数学。而陈默老师在这里要说的这个数学则是大学专门开设的一个专业，也就是说本专业的学生是专门学习数学的。那么所学内容的难度和深度肯定是要比其他理学专业学习的更高深了，可以说是相当的难的。学习本专业需要学生具有极强的逻辑思维能力和极高的数学学习天赋，否则报考这个专业就无异于自送前程。而且目前大学数学专业的学生就业也不是很理想，除非学生有决心和能力进行考研深造。专业三：光学专业光学是一门集近代物理学与现代物理学为一体的理学学科，其所涉及与研究的知识领域可以说是相当复杂的。光是一种粒子和波动相结合的特殊物质，因此本专业在连续性和间断性上都要进行深刻研究学习。这是一门集基础物理学、数学以及各种抽象的时空理论为整体的专业，是极难学习的。在学生报考本专业以后，往往会面临这非常沉重的学业压力。而且由于本专业比较注重理论的研究和探讨，而对日常实际的生产活动没有太大作用。因此本专业在就业形势上也是不容乐观的，市场需求不是很充足。专业四：天文学专业天文学专业主要就是研究宇宙天体运行以及宇宙状态的一个专业，是目前我国理学专业中比较高端的专业。在本门专业的学习中往往会掺杂着大量的数学计算问题和概率统计问题，而且基础物理学也是本专业的一个必不可少的支撑工具。那么学习本专业的学生必须要有很强的数理能力和逻辑思维能力，这是一个最基本的要求。以上陈默老师所列举的粒子物理与原子核物理、数学、光学、天文学这四个专业，是大学理学类专业中最难学习的几个专业。若是有对这些专业感兴趣的同学，一定要慎重报考，若是没有足够的能力，在学习中将会是很煎熬的。关于：大学这4个理科专业慎报！学习难度远超高考！考研过线基本没戏。这个话题，你怎么看？

物理学是一门基础科学，它研究的是物质运动的基本规律。不同的运动形式具有不同的运动现律，因而斐用不同的研究方法处理，基于此物理学又分为力学、热学、电磁学、光学和原子物理学等各个部分。按照物理学的历史发展又可以分为经典物理与近代物理两部分。近代物理是相对于经典物理而言的，泛指以相对论和量子论为基础的20世纪物理学。由于物理学研究的规律具有很大的基本性与普遍性，所以它的基本概念和基本定律是自然的很多领域和工程技术的基础。由于物理学知识构成了物质世界的完整图家，所以它也是科学的世界观和方法论赖以建立的基础。物理学是自然科学的带头学科物理学作为严格的、定量的自然科学的带头学科，- -直在科学技术的发展中发挥着极其重要的作用。它与数学、天文学、化学和生物学之间有密切的联系，它们之间相互作用，促进了物理学及其它学科的发展。物理学与数学之间有深刻的内在联系.物理学不满足于定性地说明现象，或者简单地用文字记载事实，为了尽可能准确地从数量关系上去掌握物理规律，数学就成为物理学不可缺少的工具，而丰富多彩的物理世界又为数学研究开辟了广阔的天地。物理学与数学的关系密切，洲远流长。历史上有许多著名科学家，如牛顿、欧拉、高斯等，对于这两门科学都做出了重要贡献。19世世纪末、20世纪初的一些大数学家如彭如勒、克菜因、希尔柏特等，尽管学术倾向不同，但都精通理论物理。近代物理学中关于混沌现象的研究也是物理学与数学相互结合的结果。物理学与天文学的关系更是密不可分，它可以追溯到早期开普勒与牛顿对行星运动的研究。现在提供天文学信息的波段已经从可见光频段扩展到从无线电波到x射线宽广的电磁被频段，已采用了现代物理所提供的各种探测手段。另一方面，天文学提供了地珠上实验室所不具备的极端条件，如高温、高压、高能粒子、强引力等，构成了检验物理学理论的理想的实验室。因此，几乎所有的广义相对论的证据都来自天文测。正电子和μ子都是首先在宇宙线研究中观测到的，为粒子物理学的创建作出了贡献。热核反应理论是首先为解释太阳能源问题而提出的，中子星理论则因脉神星的发现得到证实，而现代宇宙论的标准模型——大爆炸理论，是完全建立在粒子物理理论基础上的。物理学是现代技术革命的先导一般说来，物理学与技术的关系存在两种基本模式：其一是由于生产实践的需要而创建了技术，例如18世纪至19世纪蒸汽机等热机技术，然后提高到理论上来，建立了热力学，再反馈到技术中去，促进技术的进一步发展， 其二是先在实验室中揭示了基本规律，建立比较完整的理论，然后再在生产中发展成为一种全新的技术。19世纪电磁学的发展，提供了第二种模式的范例。在法拉第发现电磁感应和麦克斯韦确立了电磁场方程组的基础上，产生了今日的发电机、电动机、电报、电视、雷达，创建了现代的电力工程与无线电技术。正如美籍华裔物理学家李政道所说：“没有昨日的基础科学就没有今日的技术命”。在当今世界中，第二种模式的重要性更为显著，物理学已成为现代高技术发展的先导与基础学科。反过来，高技术发展对物理学提出了新的要求，同时也提供了先进的研究条件与手段。所谓高技术指的是那些对社会经济发展起极大推动作用的当代尖端技术。下面就物理学的基础研究在当前最引人注目的高技术，即核能技术、超导技术、信息技术、激光技术、电子技术中所起的突出作用，作概括的介绍。能源的获取和利用是工业生产的头等大事，20世纪物理学的一项重大贡献就在于核能的利用，这可以说是由基础研究生长出来的一项全新的技术。1905 年爱因斯坦质能关系式的提出，确立了核能利用的理论基础。物理学家1932年发现中子，1939 年发现在中子引起铀核裂变时可释放能量，同时有更多的中子发射，于是提出利用“链式反应”来获得原子能的概念。40年代，根据重核裂变能量释放的原理，建立了原子反应堆，使核裂变能的利用成为现实。50年代，根据轻核在聚变时能量释放的原理，设计了受控聚变反应堆。聚变能不仅丰富，而且安全清洁。可控热核聚变能的研究将为解诀21世纪的能源问题开辟道路。不仅是科学技术方面的技能加持，学好物理，还有利于树立正确的科学观念，让我们不再像先辈那样，把希望寄托于神祇，将现实的依据都吸入脑中，是对科学现象最直接的认可和应用。毫无疑问，随着中国科学技术的发展，物理在科技领域越来越多地得到应用，而这方面人才的渴求也一定是越来越多的，而从小培养爱好自然爱好科技就成了物理学习的基础。这套物理书册，针对初中生及以上的学者使用，感兴趣的成年人也可以尝试阅读，一旦打开这本书，你就会发现浩瀚物理的另一片宇宙。

马哈德夫出席10月上旬在加州大学伯克利分校举办的计算机科学研讨会之后，她在巴黎举行的计算机科学基础学术报告会上发表了演讲2017年春天，乌尔米拉·马哈德夫（Urmila Mahadev）让大多数研究生都很羡慕。她刚刚解决了量子计算领域的一个重大问题。所谓量子计算，研究的是量子计算机，它的算力来自量子物理学的奇异法则。德州大学奥斯汀分校的计算机科学家斯科特·阿伦森（Scott Aaronson）指出，马哈德夫的新研究成果（称为“盲计算”），加之她早先发表的论文，让所有人看到，“她是一颗冉冉升起的新星”。当时，28岁的马哈德夫已经在加州大学伯克利分校念了七年的研究生，早就过了大多数学生迫不及待想要毕业的阶段。现在，她终于具备了完成一篇“漂亮博士论文”的条件，马哈德夫在伯克利的博士生导师优曼许·瓦齐雷尼（Umesh Vazirani）如是说。不过，马哈德夫没有在那一年毕业，她甚至没有考虑过毕业的问题。她的研究还没有完成。量子计算领域的最基本问题之一五年多来，马哈德夫一直还在研究另一个问题，阿伦森称之为“你能在量子计算领域提出的最基本问题之一”，即：如果我们让量子计算机执行一次计算任务，我们如何知道它真的遵照了指令，它究竟有没有做任何与量子计算有关的事情？这个问题可能很快就会超越学术的范畴。研究人员希望，量子计算机能够在相对较短的时间内，在一系列问题上实现指数级的计算加速，包括对黑洞周围的天体行为进行建模、模拟大分子蛋白质的折叠方式，等等。不过，一旦量子计算机能够执行传统计算机无法完成的任务，我们如何才能知道它的计算过程是对的呢？如果我们不信任一台传统计算机，理论上说，我们可以亲自对每一个计算步骤进行检验。然而，量子系统从根本上是抵制这种检验的。首先，它们的内部机制极其复杂：即便是一台只有数百个量子比特（即量子位）的计算机，如果我们要把描述其内部状态的信息全部记录下来，我们将需要一个比整个可观测宇宙还要大的硬盘，才能把这些信息存储下来。而且，即使有足够的空间来存储这些信息，我们也无法去理解它。量子计算机的内部状态，通常是许多非量子“经典”状态的叠加，这就像薛定谔的猫，同时处于既死又活的状态。但是，一旦你对一个量子态进行测量，它就会坍缩成其中一个经典态。如果观察一台300量子比特计算机的内部，其实你只会看到300个经典比特（0和1）对着我们笑。“量子计算机非常强大，但它同样非常神秘。”瓦齐雷尼说道。考虑到这些限制因素，计算机科学家一直以来就想知道，是否有可能让量子计算机提供某种万无一失的保证，即它确实做了自己宣称做过的那些事情。“量子世界与经典世界之间的相互作用是否强大到足以实现彼此之间的对话？”耶路撒冷希伯来大学的计算机科学家多瑞特·阿哈罗诺夫（Dorit Aharonov）这样问道。八年，终于成功！在念研究生的第二年，马哈德夫被这个问题迷住了，而且她自己也不完全明白其中的原因。随后几年，她尝试了一个又一个方法。“很多时候，我都觉得自己做对了，然后它们却崩溃了，有的耗时很短，有的则要花上一年。”她说。但马哈德夫没有放弃，反而表现出一种持之以恒的决心，这是瓦齐雷尼在其他人身上不曾见过的，他说，“从这个方面讲，乌尔米拉绝对与众不同。”如今，念了八年研究生后，马哈德夫成功了。她构想出一种交互协议，通过这种协议，那些自身不具备量子能力的用户可以使用加密技术，给量子计算机套上“挽具”，驾驭它去往任何想去的地方，并且能够确定量子计算机是在遵循指令行事。瓦齐雷尼表示，马哈德夫的方法向用户提供了“计算机无法挣脱的手段”。阿伦森说，一名研究生能够单枪匹马取得这样的成果，这“非常惊人”。马哈德夫现在是加州大学伯克利分校的博士后研究员，她最近在计算机科学基础学术报告会上展示了自己的协议——该会议是理论计算机科学领域规模最大的会议之一，今年在巴黎举行。马哈德夫的研究成果被授予大会“最佳论文”和“最佳学生论文”。对一名理论计算机科学家来说，这是难得的殊荣。加州理工学院的计算机科学家托马斯·维迪克（Thomas Vidick）曾与马哈德夫共事，他在一篇博客文章中，把后者的研究成果称为“近些年在量子计算和理论计算机科学交叉领域出现的最杰出成果之一”。让研究人员感到兴奋的，不仅是马哈德夫的协议所取得的效果，更在于她为解决这个问题而提出的全新方法。在量子领域使用经典加密技术是一个“真正新颖的想法”，维迪克写道，“我认为这种想法将催生更多的研究成果。”“我的目标从来不是为了毕业”马哈德夫在洛杉矶的一个医生家庭长大，她本科就读于南加州大学，在那里辗转于多个研究领域。起初，她只是确信自己不想当一名医生。后来，RSA加密算法的创造者之一、计算机科学家伦纳德·阿德曼（Leonard Adleman）教授的一门课程，让她对理论计算机科学产生了浓厚的兴趣。她向加州大学伯克利分校的研究生院提出了申请，并在申请书中表示，自己对理论计算机科学的各个方面都感兴趣——量子计算除外。“当时，它听起来像是我最不熟悉、最不了解的东西。”马哈德夫说。不过，她来到伯克利分校后，瓦齐雷尼通俗易懂的解释很快改变了她的想法。瓦齐雷尼给她布置了一项任务，让她找出一种能够验证量子计算的协议。瓦齐雷尼说，这个问题“真正激发了她的想象力”。“协议就像谜题。”马哈德夫解释道，“对我来说，它们似乎比其他问题更容易切入，因为我可以立刻开始思考那些协议，然后打破它们，这可以让我看到它们是如何发挥作用的。”马哈德夫把这个问题作为博士研究的课题，从而踏上了瓦齐雷尼所谓的“漫漫长路”。如果量子计算机可以解决传统计算机无法解决的问题，并不一定意味着我们难以检验量子计算机给出的解决方案。以大数的因数分解为例，大型量子计算机能够高效地加以解决，而传统计算机在这方面则被认为力有不逮。尽管传统计算机无法分解出一个大数的因数，但它能够轻易检验量子计算机得出的结果是否正确——它只需把所有因数相乘，看看结果是否与大数相等就行了。然而，计算机科学家认为，量子计算机能够解决的很多问题并不具备这个特性。换句话说，传统计算机不但无法解决这些问题，而且也无法确认量子计算机给出的解决方案是否正确。有鉴于此，2004年左右，加拿大圆周理论物理研究所的物理学家丹尼尔·戈特斯曼（Daniel Gottesman）提出了一个问题：我们是否有可能构想出一种协议，让量子计算机可以借此向一个非量子观察者证明，它确实做了自己宣称做过的那些事情？在四年的时间里，量子计算研究人员找到了部分答案。两支不同的研究团队证明，量子计算机有可能证明自己的计算，但对象并非一个纯粹的传统计算验证者，而是一个能够访问小型量子计算机的验证者。研究人员后来改进了这种方法，表明验证者需要的只是一次对单个量子比特进行测量的能力。2012年，一支包括瓦齐雷尼在内的研究团队证明，如果量子计算是由两台无法相互通信的量子计算机来执行，那么一台纯粹的传统计算机是能够对量子计算结果进行检验的。但是，那篇论文描述的方法是为特定情况量身定制的，而问题似乎在这里走到了死胡同，戈特斯曼说，“当时可能有人觉得，我们没法再前进一步了。”大约在此时，马哈德夫也遇到了这个验证问题。起初，她试图得出一个“无条件限制”的结果，也就是不对关于量子计算机能做什么、不能做什么提出任何假设。而后，在马哈德夫研究这个问题一段时间却没有丝毫进展的情况下，瓦齐雷尼提出，也许可以试试“后量子”加密技术。所谓“后量子”加密技术，就是量子计算机也无力破解的加密术。（用于为在线交易加密的RSA算法并不属于后量子加密术，大型量子计算机可以破解这些算法，因为它们的安全性取决于分解大数因数的难易程度。）2016年，在与计算机科学家保罗·克里斯蒂亚诺（Paul Christiano）合作另一个课题的研究时，马哈德夫和瓦齐雷尼取得了一项后来被证明至关重要的进展。他们开发出一种方法，可以利用加密术让量子计算机生成所谓的“秘密状态”——对于这种状态的描述，传统计算验证者能够知道，而量子计算机本身无法知道。他们的程序依赖于所谓的“陷门”函数，该函数易于执行，但难于逆转，除非你拥有私密的加密密钥。（当时，研究人员还不知道如何创建一个合适的陷门函数，后来才知道。）此外，陷门函数还需要是“二对一”，这意味着，每个输出值都对应着两个不同的输入值。比如说平方数函数，除了数字0之外，每个输出值（例如9）都有两个相应的输入值（3和-3）。有了这样的函数之后，我们便能让量子计算机按照如下步骤生成一个秘密状态：首先，我们让计算机建立一个包含函数所有潜在输入值的叠加态。然后，我们让计算机把函数应用在这个巨型叠加态上，从而生成一个新状态，它是函数所有潜在输出值的叠加态。输入值和输出值的叠加态将被纠缠在一起，这意味着，对其中一个进行测量会立刻影响到另一个。接下来，我们让计算机测量输出状态，并得到结果。这种测量会让输出值叠加态坍缩为一个确定的潜在输出值，然后，输入值叠加态也会立刻坍缩来进行匹配——例如，当我们使用平方数函数时，如果输出值是9，那么输入值将坍缩为3和-3的叠加态。但不要忘了，我们使用的是陷门函数。我们有陷门的密钥，所以，我们可以很容易找出构成输入值叠加态的两个状态。但量子计算机不行，而且量子计算机也不能通过简单地测量输入值叠加态，来弄清它由什么构成，因为这种测量会让它进一步坍缩，使计算机只能得到两个输入值中的一个，而无法得到另一个。2017年，马哈德夫利用一种名为“容错学习”（LWE）的加密技术，想出了如何在秘密状态的核心方法中构建陷门函数。利用这些陷门函数，她得以创建量子版本的“盲”计算——在盲计算中，云计算用户可以屏蔽数据，使云计算机无法读取，即便云计算机在使用数据进行计算。不久之后，马哈德夫、瓦齐雷尼、克里斯蒂亚诺联手维迪克和以色列魏茨曼科学研究所的兹维卡·布拉克斯基（Zvika Brakerski），希望进一步完善这些陷门函数。他们顺着秘密状态的思路，开发出了一种让量子计算机生成“可证明随机数”的简单方法。马哈德夫本可以凭借这些成果顺利毕业，但她决心继续研究，直至解决验证问题为止。“我从未想过毕业的问题，因为我的目标从来不是为了毕业。”她说道。有时，由于不知道自己能否解决这个问题，马哈德夫会感受到压力。但她说，“我是在花时间学习自己感兴趣的事情，所以这真的不算是浪费时间。”如何判定量子计算机在“作弊”？马哈德夫尝试了多种途径，想要通过秘密状态方法，得出一种验证协议，但有一段时间，她一无所获。后来，她有了一个想法：研究人员已经证明，如果验证者能够对量子比特进行测量，那么该验证者便能检验量子计算机。显然，传统计算验证者缺乏这种能力。但如果传统验证者能够以某种方式迫使量子计算机自己进行测量，并如实地报告，结果会怎样呢？马哈德夫意识到，棘手的地方在于，要让量子计算机在知道验证者要求进行哪种测量之前，就确定它要测量的状态——否则，计算机很容易欺骗验证者。这就是秘密状态方法的用武之地了：按照马哈德夫的协议，量子计算机会先创建一个秘密状态，然后将其与它应该测量的状态纠缠在一起。只有这样，计算机才能知道要执行哪种测量。由于计算机不知道秘密状态的构成而验证者知道，马哈德夫证明，如果量子计算机大肆“作弊”，一定会留下明显的欺骗痕迹。维迪克认为，从本质上说，计算机要测量的量子比特已经被“钉在加密术的板子上”。因此，如果测量结果看起来像是一个正确的证明，那么验证者就可以确信，它们确实如此。“这个想法真是太棒了！”维迪克写道，“每次乌尔米拉进行解释，我都会感到惊艳。”马哈德夫的验证协议——连同随机数生成器和盲加密方法——取决于一个前提假设，即量子计算机无法破解LWE。目前，LWE被广泛认为是后量子加密术的主要候选者，它可能很快会被美国国家标准与技术研究所选为新的加密标准，以取代那些可以被量子计算机破解的技术。戈特斯曼提醒说，这并不能保证LWE就一定不会被量子计算机破解。“但到目前为止，它还是稳固的。”他说，“还没有人发现它有可能被破解的证据。”维迪克表示，无论如何，协议对LWE的依赖让马哈德夫的研究成果具有了双赢属性。量子计算机能够“欺骗”该协议的唯一方法，是量子计算领域中，有人想到了如何破解LWE，而这本身就将是一项了不起的成就。“现在，我需要找到一个新的问题来研究”马哈德夫的协议不太可能很快就在真正的量子计算机中实现。目前来说，该协议要成为现实，还需要太多的算力才行。但未来几年，随着量子计算机的规模不断扩大以及研究人员继续对协议进行简化，情况是有可能发生改变的。也许，这份协议在未来五年内都不具有可行性，但“它也并不完全是幻想中的事物”，阿伦森说道，“如果一切顺利，在量子计算机发展的下一个阶段，我们就可以开始思考这个问题了。”而考虑到该领域的发展之快，这个阶段或许很快就会到来。维迪克说，毕竟，就在五年前，研究人员还认为，量子计算机还需要很多年才能解决传统计算机无法解决的问题，“而现在，人们觉得只需要一两年就可以了。”至于马哈德夫，解决了自己最喜欢的问题后，她觉得有点茫然。她说，她想知道这个问题究竟有何魔力，让自己如此着迷。“现在，我需要找到一个新的问题来研究，如果能知道，就太好了。”但在理论计算机科学家看来，马哈德夫对量子计算和加密术的统一并不是故事的结束，而是对更丰富思想的初步探索。“我感觉接下来，会有很多后续研究。”阿伦森说，“我期待看到乌尔米拉带来更多的成果。”翻译 | 何无鱼校对 | Lily来源 | wired

关于物理学物理学属于理学，也是一门应用型学科，研究的是物质运动最一般规律和物质基本结构，主要是培养掌握物理学的基本理论与方法，具有良好的数学基础和实验技能，能在物理学或相关的科学技术领域中从事科研、教学、技术和相关的管理工作的高级专门人才。作为当今最精密的一门自然科学学科，同时也是众多技术学科的支柱。物理学本科阶段的课程主要是以数学和物理为主，目前大部分高校招生，都是以大类招生，进入物理系后学习一段时间在细分，后有很多想要从事物理学研究的，基本都是会往研究生方向读或是更上一层。关于就业物理学具有较强的社会适应性，毕业生既可以从事基础科学研究的基础知识，也可在相关领域从事教学、技术和相关的管理工作；经过大学的历练，使得他们具备较强的开拓能力和对工作的坚持，这些都是社会各界所喜欢的。很多人说学了物理学，好像什么都可以做，又好像什么都做不了，但也正是因为物理学所涉及的东西比较广泛，所以很多职业都可以胜任，而且物理学学到的基础知识更是为日后积累打下了良好的根基，所以总体来说还是非常不错的，俗话说得好"学好数理化，走遍天下都不怕"；但对于物理学很重要的一点就是你要喜欢物理，并且对数学保持热情和提高能力。关于物理学具体从业方向除了继续深造，从事相关研究之外，最常见的就是老师了，这是其一，当然还有其他。教师：很多喜欢物理的人本科出来想搞科研能力又不足，但有不想继续深造，那么当老师必然是首选了。首先很多教育培训机构都需要物理学这类的教师，不一定非得有教师资格证，通过培训有能力便可教学，但作为老师，有教师资格证肯定是更好的，还可以去一些公办学校，想要稳当往后还需要考取教师编制资格。作为老师，不论是公办还是教育机构，与一般上班族而言，时间上还是比较自由的，也有更多的时间去做一些自己想做的事情。IT行业：互联网发展势头正旺，很多学习物理学的会选择从事计算机相关的工作，做一个专职程序员对他们来说也并非难事，有物理学做基础，编程都是比较容易上手的，而且工资待遇都不差，也是大多数人的选择。销售工程师：尤其是电子设备行业，作为一名销售人员，除了要有必备说服力，还有充分了解产品的卖点，以及技术上创新与突破，而这方面的知识便是涉及到了自身的专业领域的知识，让你在销售过程中突显自身优势，销售人才的晋级也是需要一个长期积累的过程。当然除了做销售，也可在电子设备行业从事售前咨询或是售后技术支持等，这些都是可以充分展现自己的专业优势。近几年医学物理渐渐盛行，但在国内目前还不多，但在国外确实是一个非常不错的职业，相信随着技术的发展进步，国内在这个行业也会渐渐发展起来的。此外还有一些能源物理相关、航天航空技术等相关工作，但这些相对要求也是非常高的。根据相关数据显示，物理学相关专业就业集中地也大都在有较大支撑、技术发达的一线城市，地域差距还是比较大的。专业强校：北京大学、清华大学、吉林大学、复旦大学、南京大学、中国科学技术大学、华南师范大学等。