2020高考志願填報專業選擇之-物理學

2021-01-09 懂留學的楊老師兒

教育行業從業12年的我,為了給我的學生和家長更加專業的規劃,楊老師一直在學習。雖然一直從事留學行業,也見證了很多學生的成長,但相信教育工作不但要學習還是不斷的更新,還是學習各行各業,簡直是太太太難難難了,不過,我開心啊,有錢難買我願意!文章有點長,畢竟我認真聽了半小時的直播,然後完成了整理,期待可以讀完,也希望能轉發出去,分享給更多的學生和家長。

今天這一場可以說非常非常厲害,怎麼厲害呢?首先今天的專業非常非常厲害,物理,是推動人類進步非常重要的基礎學科。

物理這個學科對於文科生來說,會覺得非常科幻,非常前沿,非常燒腦。而且今天得到APP中沈祖芸老師在知識城邦裡面還說,這兩個專業可是了不得,他們可是在現在新的高考驅使下最受雙一流青睞的,可報考的覆蓋面達到了99%。

更厲害的是,我們今天請來的是清華大學男神級別的老師,接下來馬上要登場的李鐵夫老師!

李鐵夫:他在清華大學微電子學研究所從事一線科研工作已經近20年了,他研究的領域非常了不起,聽起來就很科幻,是什麼呢?量子計算,非常有未來感。

他不僅學術厲害,而且他還是男神級別,他有超級智慧的大腦,並且同時非常有趣,非常有人格魅力,他還具有傳說中的八塊腹肌和紋身大花臂。脫不花曾經還為他作詩一首:為人不識李鐵夫,縱是英雄也如豬。

李鐵夫老師就是那種你即便帶著高期待跟他交流的時候,依然能獲得滿的意料之外的收穫,所以真的是百聞不如一見,所以接下來來看看李鐵夫老師昨晚直播中給大家分享的:物理學!

李鐵夫,清華大學微電子學研究所副研究員,北京量子信息科學研究院兼聘研究員,日本理化學研究所客座研究員,從事量子計算機科研工作近20年。

直播回顧

先給大家介紹一個東西,我們每個人都有,就是身份證。

這個身份證裡面的晶片就是我上學的這個研究所,也是我現在工作的單位,清華大學微電子學研究所我們作為主力承擔的這個科研任務。

這個是國際上第一個最大的大型的大規模的電子證件系統,也為我們國家所有的人都做出了貢獻。

雖然那個時候我還沒有加入工作,但我仍然非常非常得驕傲,願意跟大家首先來分享我們的這個成就。

同時,在今天我們國家集成電路產業面臨著困難和機遇的關鍵時刻,我也希望我們能夠像我的老師們、前輩們還有師兄師姐們一樣,能夠給國家做出貢獻。

說到高考專業,好像很久遠以前的事情了,我大概20多年前考進了清華大學電子工程系,就讀微電子學專業。

現在我的研究領域是利用集成電路實現量子計算,這是一個以物理學為基礎的,跟其他像信息化、微電子學、微波工程等等不同學科交叉的學科。

可能馬上要高考的同學們對這個前沿領域並不是很了解,但是現在大家學的都是數學、物理、化學、生物等基礎專業,我在高中的時候最喜歡的就是物理,所以我在高考填志願的時候,我就填報了跟物理直接相關的微電子學專業,到今天我仍然非常慶幸我當年做出的正確決定。

所以今天在這裡,我鄭重跟大家推薦物理學的相關專業,希望大家能夠在物理學廣闊的天空當中,找到屬於你的舞臺。

喜歡物理,都能學什麼?

可能大家就會有疑問了,是不是學物理的話只能去物理系?其實不是,正所謂天下武功出少林,現在大學裡幾乎所有的理工科都是從物理系中派生出來的。

比如說在牛頓建立了機械世界觀之後,像熱學、聲學、光學、電學等等,也都希望建立起力學那樣一個完整的體系。

同時物理學的發展還帶動了化學、生物學等學科的發展。在這個過程中,如果有物理學的哪一個分支能夠獨自發展出一條理論體系又能跟實際相結合,就能成為一個單獨的學科。

同時,物理學如果能和其他的學科,比如說生物學結合到一起的話,又能生成一個新的學科獨自發展。

其實這些不同的專業都是從物理學派生而來的。比如說我的微電子學專業,就是在大概一百多年前量子力學發明之後,大家認清了到底什麼是導體、什麼是絕緣體,竟然還發現了半導體。

正是因為物理學當中通過研究固體物理、半導體物理這些分支學科之後,這些分支學科又跟其他的工程技術相結合,才誕生了我們微電子專業。

所以說如果沒有當年的物理學的研究,今天是絕對不會出現集成電路的,所以說物理學很重要。

物理學到底有哪些專業?第一個當然是名字裡面就有物理的,像物理系、應用物理系、工程物理系等等。

就拿我們清華大學的物理系來說,我們的研究方向包括了凝聚態物理、原子分子和光物理、核物理、天體物理、生物物理和量子信息,所以這些名字裡帶物理的這些系和專業,他們研究的大概就是這些個方向。

當然了,各位考進大學本科的時候,還不會把專業分這麼細,大家要從大學物理、高等物理開始學起,但你從這些名字大概能知道物理學研究的方向是哪些。

除了這些名字裡就帶物理的,第二就是我剛才說的從物理學派生出來的。這裡面尤其像微電子、機械、材料、航空航天這些專業都是跟物理非常緊密直接的相關。

這些專業不但要求你要有物理學的知識,能夠非常好的理解物理學的原理,另一方面更重要的一點,就是要求你能夠活用這些物理學的思想和知識,能夠跟這個專業當中的內容和實際應用結合起來。

比如說我可以給大家舉兩個例子,第一個例子是機械學。大家在高中都會學過受力分析,斜坡、齒輪、軸承等等,分析它們的受力。但是你想沒想過,蓋高樓的塔吊的結構是一種桁架結構,也就是靠鋼筋弄成三角形的結構。為什麼這種結構的受力會這麼強?這個就是把物理學當中的基本知識和思想和機械學當中特殊的問題結合起來了。

同樣在微電子專業裡面,大家肯定聽說過卡著我們脖子的光刻機,光刻機裡面有一個非常重要的技術,叫靜默式光刻,他們利用靜默式的方法把曝光減小,這也是把物理學關鍵思想直接應用到我們的專業當中。

所以說物理學相關專業有兩大類,一種是名字裡就帶物理的,這些研究的是物理學最尖端的進展,還有一類是和具體的專業、具體的其他行業緊密相關的,以物理學為基礎的,像微電子、機械、航空航天等等。

物理學相關專業的了不起

接下來我想跟大家聊一聊,我們這個物理學的相關專業真的很了不起。物理學當然非常繁雜,有很多的專業,所以我先用我們微電子專業跟大家舉一個例子,我們如何得了不起。

根據統計,我們國家在2020年需要集成電路類的人才大概是72萬人,可是現在我們只有大概40萬人,缺口是32萬。而且現在看來,從現在開始一直到2030年這十年左右的時間,我們的缺口仍然會擴大30—50萬人。

而且可以看到集成電路行業肯定是我國在未來幾年、幾十年一個重要的發展方向,所以說這個領域絕對不愁就業。

就業保障了,怎樣發揮自己的能力呢?我要告訴你,微電子專業領域有一個特點,就是容易出頭。就是天生我材必有用。

不管你喜歡哪一個具體領域,你說你喜歡硬體,你可以去做晶片的設計,集成電路的設計、測試等等。你說我喜歡跟機械相關的東西,你可以去研發光刻機,你可以去一些高端設備的研發製造。

比如說我喜歡軟體,喜歡人工智慧,比如說現在最火熱的人工智慧都是需要把軟體和硬體結合起來。

比如說現在走在最前面的類腦計算,就是說現在我們的計算機的晶片裡面,馮諾依曼的架構都是要數據和指令分開儲存,這就給計算機的效率帶來了限制。可不可以像人的腦子一樣,進行類腦計算,把數據都放在神經節裡面。

不管你喜歡什麼樣的方向,在微電子領域都能找到用武之地。而且不但是你能找到用武之地,如果你真的有才華的話,一定能在這裡面出頭。

我們微電子行業發展了60多年,這裡有無數的例子,從最早美國英特爾集團、矽谷諾伊斯等等,他們都是在自己的事業發展當中不斷成就了自己,又給人類帶來了整個技術的提高。

第三點,我們這個專業了不起的地方是內向、外向都適應。這是什麼意思呢?如果你是一個外向的人,你很喜歡跟人打交道。在我們的專業裡面,你就可以去多多跟大家交流,甚至去給你的專業產品找出應用場景,這是需要跟人溝通的。

你如果是一個內向的人,你可以安心做一個技術宅。為什麼呢?因為我去做的這些晶片,我去設計的這些電路,它都是用指標來說話的。你告訴我我需要給你一個什麼樣的接口,你告訴我提供什麼樣的指標,我完成了,這就OK了。我這些指標、客觀的數據就代替了我說話。

所以說我們的專業可鹽可甜,可以內向,也可以外向。

最後一點,我覺得不只是微電子行業了,同時也是整個物理學很重要的一點,就是建立一個良好的世界觀。其實我覺得這個是大家念大學最重要的一點,也是學習高等物理最重要的一點,就是建立起一個完整的世界觀。

其實我們在高中時候學的這些專業,比如說你有一個受力分析、運動分析,都是一點一點來弄。但是到了高等物理學裡面,你學了量子物理、分析力學,最小作用量原理,你就不再是一點一點看它的路徑了,而是看了一個整體效果。

你學了守恆量、對稱性,你就可以用更多的角度、更整體的視角分析問題。

所以說學習物理可以把這些沒用的幹擾抽去,只把裡面最核心的知識和要素凝聚起來的能力,就像伽利略的斜面實驗、比薩斜塔雙球實驗,就可以把幹擾人的空氣阻力和摩擦力去掉,提取出最核心的東西建立出來一個模型。其實這些才是我們每個人世界觀當中最重要的。

我總把它叫做我們每個人世界觀的骨骼,你有了這麼一個良好的骨骼,在這上面再增加你的血肉,也就是你的主觀的一些東西、經驗的一些東西。這樣就建立起你的完整的世界觀。

所以比如像清華物理系的這些本科生,每年都可以到學校其他院系裡面做科研訓練,保研做研究生,到其他的系裡面,全校30多個系都可以。

物理系不只是到微電子、材料系,就像經管、公共管理也一樣,他們看重的是你建立模型、找核心問題的這些能力。甚至像新聞學院、美術學院也都有我們物理系的人到這些專業裡讀研究生或者做畢業設計。

所以你看我們的專業可鹽可甜又有很好的前景,希望大家來讀。

物理專業的不容易

但是我們這個專業也挺不容易的,第一,就是考分高。長遠來看,我們這個專業有一個很痛苦的點,就是知識迭代得太快了,要活到老,學到老。

其實終身學習這一點跟得到的觀點是不謀而合,所以你一定要保持終身學習,保持精進。

像我的導師是李志堅先生,是我國微電子專業的泰鬥級人物。在他的晚年,仍然要看最新的論文,過來跟我們學生們討論最新的工作。

他曾經就跟我說,物質帶來的滿足是短暫的,知識帶來的精神上的享受才是無窮無盡的。

所以說這些就是我覺得物理學相關的專業的厲害之處以及它的一些小困難。

之後我想跟大家稍微聊一聊我們清華大學,當然這個不需要我過多介紹了,我相信大家對我們學校應該有了很多的了解。

其實現在中國的學校、中國的很多大學都有非常非常好的硬體條件和軟體師資力量的,當然清華大學我相信是這裡面最好的,同時也是國際上第一流的。

我們有非常非常好的科研和學習條件,我們有第一流的教學實驗室,像國際上的一些大品牌的設備都願意捐給我們實驗室,讓學生都能在教學實驗室裡本科階段就能用到這些世界上頂尖的設備。

等到了實驗室裡面,真正到了研究生階段,像我工作的實驗室裡面都會有國外的大企業給我們捐贈這些一流的設備,所以我們的科研學習條件絕對是全國最好,甚至在全世界是一流的。

同樣,我們也有很強的師資力量,比如說楊振寧先生就曾經給我們學校的本科生開過大學物理課,我也旁聽過,非常好。

還有我當時上學時的線性代數是李永樂教授,是一位老先生,你可能沒聽說過他的名字,等你上了大學一旦聽了這個課就知道他的江湖地位了。

同時我們的足球課孫葆潔老師是國際級的裁判,體操課的老師是周小菁老師,絕對女神,拿過亞運會冠軍。

同時我們學校硬體條件,我們有大師,同時我們也有大樓,教學樓就不用說了,著名的西體育館,當年毛主席進到北京之後第一次遊泳就是到我們的遊泳館來遊的,當然現在這遊泳館已經被改建了,但是這個體育館還在,學校裡還有無數的籃球場、網球場,現在還有冰球場。

說了玩,還有吃,我們學校食堂+咖啡館有20多個,從早餐到夜宵完全覆蓋,你都不用叫外賣,拿著一張飯卡,每個食堂吃個遍,唯一擔憂的就是你會變胖。

最後希望我能夠給對於物理學相關科研人員的印象,產生一些改觀。

可能大家在電影電視裡看到的形象,是髮型凌亂、深度近視等等,我包括我周圍的朋友、同事們都不是這樣的,我相信我們都是有趣的人。

比如我喜歡聽相聲、講段子,我是曼聯20多年的球迷,從大學到現在,我幾乎保持著每周至少踢一場比賽。我還喜歡健身,擼鐵,春節前還有腹肌,現在半年沒有健身,不敢給大家展示腹肌了。

我從入學那一天開始,清華就有一個口號叫「為祖國健康工作50年」,這個口號從那時候開始一直激勵著我,所以我的理想是希望等我七老八十了,我仍然像鍾南山院士那樣能有一個很好的身體,身體跟思想跟心靈能夠匹配,為祖國健康工作。

說到這裡,總結一句話,希望大家學物理類的專業,祝大家能夠考來清華,在這裡好學、好吃又好玩。

互動答疑

問題一:學物理專業是去綜合大學,還是去理工科大學?

從我自己的觀點來看,我希望是去綜合性大學。因為大家在本科階段,比起學習,更重要的一個任務是建立你自己一個完整的世界觀。在一個綜合性的大學裡面,你會能夠學到其他很多領域,不只是科學,包括人文。

比如說像科學史,我們清華科學史系,這裡有吳國盛教授,他的科學史課非常非常好。我曾經建議過每一個剛上大學的學生,不管你是理工科還是人文學科,都來上這門課,你才知道科學到底是怎麼發展起來的。所以我會建議即便是學物理專業,當然也包括工程專業,都儘量去綜合型的大學比較好。

問題二:本科畢業的話,一般從事什麼工作?

我會覺得如果你是學物理類的專業,其實能從事各種各樣的工作。實際情況也確實是這樣的,我們很多同學直接進了投行,也可以進到諮詢領域,當然還會有很多同學出國深造。

就像我剛才說的,物理專業培養你的是你認識問題建模的能力,不只是去學那些物理類的知識,更多的是思想,建立你自己思想觀的這麼一個骨架。

有了這個骨架,你們畢業之後也就是22歲,最好的時候,學什麼都好。所以我覺得就業的話沒有問題,各行各業都可以勝任。

問題三:除了清華物理系,還有別學校可以推薦一下嗎?

中國現在整體的物理學研究水平已經非常高了,不管是理論物理,還是實驗物理,還是計算物理,都我非常非常好的整體水平和整體氛圍。

除了清華,當然北大、北師大這些都是非常非常好的學校,北京之外像南大、天大還有蘭州大學,蘭州大學的物理系非常好,雖然只是地方稍微偏遠一點。但是我有一個非常好的合作老師就是蘭大物理系的系主任,他們的這個專業水平非常好。還有浙大,浙大這幾年是物理學物理專業發展非常非常快的學校。

整體來說,中國現在物理學的研究,以及物理學相關領域的研究其實都提升得很快。

再次感謝大家,希望大家能夠來學習物理學相關的專業。

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