作为最古老的学科之一，物理学原本一直归属于自然哲学的范畴，直到十七到十九世纪的时候，才逐渐从自然哲学当中分离出来成长为独立的学术科目。而随着科技的不断发展，物理学的研究领域越来越细分，涉及的内容上天入地。就让清柚用这篇文章，为你揭开物理学的神秘面纱。
学科简介
物理学是研究物质、能量的本质与性质的自然科学。物理学是一种实验科学，物理学者从观测与分析大自然的各种基于物质与能量的现象来找出其中的模式。
物理专业硕士一般分为Theoretical（理论型）和Experimental（实验型），前者理论物理偏向于以后从事教育和科研机构的工作类型，而后者偏向应用类行业，专业学习中也有很多的实验室研究的要求。
许多物理、电气工程、材料工程等方向的留美学生都会选择物理学作为研究生方向，但较多的人会选择实验型，而不愿意投入在理论物理研究中，且这两个方面对申请人的背景以及申请的竞争程度也是不同的，比如：实验型中研究经历、工作经历，而理论型重理论思想等等。
专业分支
以下是物理学的一些相关专业分支：
原子物理 （Atomic Physics）
研究高温等离子体微观过程研究，原子分子团簇的结构、光谱和碰撞过程研究，高电荷态离子相关物理，激光与物质的相互作用，材料的物理设计及制备，分子纳米物理。
宇宙学 （Cosmology）
将宇宙作为一个整体来研究的科学分支统称为宇宙学。对于宇宙学家来说，有关宇宙的构造和历史方面的问题其实就是有关万有引力作用的问题。由于万有引力能相隔很远发生作用，所以它是对宇宙整体性质影响最大的力。
应用物理（Applied Physics）
应用物理专业突出了物理学在光通信与光信息科学、物理电子学与光电子领域内的应用，以纳米材料和器件、光电子器件，微电子，物理电子学以及电子技术为主。目前，这个方向在很多大学被合并到电子电气工程中去了，有的独自成为一个系，还有的应用物理专业被并入工程和应用科学学院。这个研究方向对于开发新一代的微电子材料和器件以及量子器件都起着非常重要的作用。
高能物理学 （High-Energy Physics）
高能物理学又称粒子物理学（Particle Physics）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。粒子物理学是以实验为基础，而又基于实验和理论密切结合发展的。
生物物理学 （Biophysics）
生物物理学是20世纪中叶以后逐渐形成，由物理学与生物学相互结合而产生的新兴边缘交叉学科，是当代自然科学发展最迅速的部门之一。生物物理学是运用物理学的理论、技术和方法，研究生命物质的物理性质、生命过程的物理和物理化学规律，以及物理因素对生物系统作用机制的科学。其研究的内容十分广泛，一般分为量子生物物理、分子生物物理、细胞生物物理和复杂体系的生物物理等几部分，涉及的问题则几乎包括生物学的所有基本问题。近年来生物物理学的发展趋势着重在与更广泛的学科领域交叉，如数学、信息学等。
光学物理（Optical Physics）
包括量子光学，非线性光学，高分辨率光谱学等方向。这些领域的突破已经成为激光和光纤通讯产业的重要依托。中科大在这个领域的实力非常强，这个方向也是中国物理申请者主要申请的一个方向之一。
凝聚态物理（Condensed Matter Physics）
凝聚态物理则是研究凝聚态物质的结构和组成粒子（如原子、分子、离子、电子）之间相互作用与运动的规律并阐明其性能和用途的科学。它是物理学中门类繁多、内容丰富、发展迅速、应用广泛的一个分支学科，已成为当今物理学异常活跃的研究领域。这个专业方向也是中国学生主要申请的专业方向之一，比较容易获得奖学金。
计算物理学（Computational Physics）
计算物理是计算机科学、计算数学与物理之间的新兴边缘学科，也是公认的与理论物理、实验物理并列的物理学第三大支柱。
天体物理和天文学（Astrophysics and Astronomy）
天体物理学就是运用物理、数学、化学等方面的理论和方法研究宇宙中天体的起源、演化和死亡。主要包括天体的形态、内部结构、物理状态、化学成分、相互关系等。一般可以分为两个方面：实测天体物理（天体的观测方法和观测手段，观测结果的处理和分析等）和理论天体物理（对观测结果进行物理解释，研究天体目标的物理、化学和运动特性）。
就业前景
总体就业情况
物理属于基础专业，往往需要大量的政府的政策性投入，难以实现产业化。因此，总体而言，无论是在哪个国家，物理专业的毕业生在工业界的就业都不算理想。
不过由于很多物理毕业生都拥有博士学位，因此很多情况下博士毕业以后留在学校里面做博士后的机会很大，或者到相应的研究机构做研究，又或者是回国内大学做教授，以及去中科院之类的研究机构做研究。在美国，物理工作者由于大部分拥有博士学位，平均年薪在10万美元以上。
对于一个物理毕业生而言，毕业后基本都具备：计算能力、解决问题能力、数据分析能力、交流复杂思想的能力等能力，因此也可以在许多不同的行业就业，包括教育、汽车和航空航天工业、国防、公共部门、医疗保健、技术、计算机和信息技术等。
总的来说，毕业后的就业重心是技术岗，不乏有研究领域的职位，但不多。就以上这些分支来看，也就计算物理学和生物物理学更好就业了，交叉学科的优势就在这里，前者可以利用计算机专业技能知识进入该领域就业，后者可以进入到医疗保健领域。
热门专业就业情况
原子核物理
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。最重要的是国防事业，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。
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、纳米材料的由于和电子电气工程或材料比较相关，可以在IT、电子行业做新材料研发以及测试工程师。不过现在的物理系比较偏重理论研究，因此事实上大部分人还是继续做研究工作。
凝聚态毕业生找工作时，去一些典型的工业重地为佳。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，美孚等石油公司的总部都在德州；宾州煤炭，钢铁工业发达，匹兹堡是美国最大的钢铁中心。
光学
光学作为21世纪物理的一个最热门的方向之一。它是物理学中最接近应用的一个方向，和EE（电子电气工程）结合得也最紧密。特别是如果出身于三大光学中心（University of Rochester，University of Central Florida，University of 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。
此外光学研究者可以在光纤通讯、光学（光电子）器件公司、太阳能产业、激光、液晶材料等领域工作。
背景要求
物理相关的研究生项目对于学生的专业背景要求还是比较严格的。很多学校都要求申请者有与物理学非常相近的学术背景，有些学校还会要求非物理学毕业生满足先修课的要求才能进行申请。
院校推荐
有许多高等学府都开设了物理专业，分属在不同的学院之下。要注意的是，有些学校的物理系或物理项目只招收PhD而没有单独的硕士项目。
麻省理工学院
MIT Department of Physics
世界闻名的高等学府，麻省理工学院，位于马萨诸塞州的剑桥，离波士顿很近。MIT里的有非常多大牛级的faculty，每个都有一串的nature、science论文发表。至于PRL（physical review letters）级别的文章，对他们可以说只是普通的成果。
原子物理的研究方向中，BEC（玻色-爱因斯坦凝聚）是一个主要方向。将近一半的faculty研究的方向与此有关。Faculty中，Wolfgang Ketterle是01年的诺贝尔物理学奖获得者，研究超冷原子及BEC。其余的教授也有研究量子信息及量子计算，飞秒科学，Issac Chuang教授，是量子信息与计算领域经典教材的作者，也是名气响当当的人物。凝聚态方向上，MIT主要强于纳米科学（nanoscience），其中Dresselhaus是碳纳米管研究领域的大牛级人物，各种荣誉头衔是一堆一堆的。天体物理也是MIT的一个重点研究领域，主要集中于致密天体（白矮星，中子星及黑洞），宇宙学。
MIT的物理系只提供本科和博士研究生学历，其中博士研究生项目每年大约招收45名学生，项目时长为5到7年。项目核心设置如下：
官网链接：https://physics.mit.edu/
加州理工学院
Caltech - The Division of Physics, Mathematics and Astronomy
Caltech绝对是做科学研究的好地方，拥有多个高级研究中心，并且研究方向非常前沿。与物理有关的有纳米科学中心，量子信息中心等等。该校还有一个特点是学习很苦，负担很重，并且很难毕业。学校所在的帕萨迪纳离LA和好莱坞不太远，但读了很多年书却没去过这些地方的大有人在。
教授人数较多的方向为光子学及量子电子学，固体器件，固体及材料，其他方向还有生物物理，等离子体物理，计算物理及流体力学。这些教授基本上都是其领域内的领军级人物，例如Yariv教授，是光电子学方面的权威。他们的研究方向也基本上都是最前沿的，例如纳米生物材料，量子光子学器件，纳米器件，超快光子学，光通信等等。
Caltech同样没有硕士研究生项目，只有PhD项目，学生会在完成一定程度的PhD课程后自动获得硕士学历。
课程举例：
官网链接：https://pma.caltech.edu/
加州大学圣芭芭拉分校
UCSB Department of Physics
UCSB的物理系属于近年来的强势发展型，最近十年总共获得了多达四个诺贝尔物理学奖。UCSB的物理系有较多的与其他专业的合作研究，并与UCLA合作运营加州纳米研究院（California Nanosystem Institute），拥有较多的来自NSF以及IBM、Intel、太阳、微软等企业的研究资金。
另外，UCSB还拥有Kavli理论物理研究院，这是世界上著名的理论物理研究机构，近年来许多弦理论，宇宙学，中微子物理等的研究成果都出自该研究院。喜欢理论物理，并且GPA很高的同学可以考虑试试UCSB。
天体物理组有十位教授，方向包含星系形成，X射线及伽玛射线，星系形成，宇宙背景辐射等。生物物理组侧重于生物分子的研究以及一些理论模型的研究。凝聚态物理组研究方向包括非平衡动力学，太赫兹技术，纳米器件，半导体，量子信息与量子干涉，超导等，且常与ECE，ME，MSE有合作。
UCSB提供两个个博士研究生项目，Ph.D. in physics和Ph.D. in physics with an astrophysics emphasis，其中物理学博士研究生项目的核心课程有：
官网链接：https://www.physics.ucsb.edu/
斯坦福大学
Stanford University, The Department of Physics
斯坦福大学物理专业涵盖天体物理、宇宙，分子物理、原子和激光物理及凝聚体物理的本科到博士研究领域。尤其应用物理是一个大系，拥有众多的faculty。加速器物理是一个重点方向，这也可能由于斯坦福拥有强大的直线加速器。此外，凝聚态及材料物理，纳米科学与技术，光子学也具有很强的实力。许多教授的研究方向常常横跨多个领域。
斯坦福拥有众多的校友及教授或科研人员获得诺贝尔奖，美籍华裔诺贝尔物理学奖获得者——朱棣文(Steven Chu)在担任美国能源部长之前就是应用物理系和物理系的教授。
斯坦福大学的物理专业也不单独招收硕士学生，通常为PhD学生。学生需要完成至少135个学分的学习，部分课程如下：
官网链接：https://physics.stanford.edu/
爱丁堡大学
The University of Edinburgh, School of Physics and Astronomy
在《泰晤士报高等教育》发布的 2021 年卓越研究框架 (REF) 排名中，爱丁堡大学物理与天文学院的研究质量、规模和广度在英国排名第四，在苏格兰排名第一。学校97%的研究都被评为是处于世界前沿和顶尖的研究，其研究领域包括：天文学、宇宙学、光子学、粒子物理学、核物理学、凝聚态物理学、生物物理学和天体生物学等众多物理学领域。
学院内300多名的研究者都来自天文学研究所（IfA）、凝聚态与复杂系统研究所 (ICMCS) 和粒子与核物理研究所 (IPNP)，而学院所拥有的4个研究所也为学生提供了广泛的学习和实践机会。
物理与天文学院开设了授课型研究生项目（MSc）和研究型研究生项目（PhD），其中授课型研究生项目共有4个：
- MSc in Particle & Nuclear Physics
- MSc in Theoretical Physics
- MSc in Mathematical Physics
- MSc in Astrobiology & Planetary Sciences
官网链接：https://www.ph.ed.ac.uk/
伦敦大学学院
UCL Department of Physics and Astronomy
伦敦大学学院的物理研究致力于回答有关物理宇宙的一些最基本的问题，从“中微子的质量是多少？”到“星系如何形成和演化？”。它涵盖了信息处理等领域的技术发展和应用、医疗保健、能源和环境。
和爱丁堡大学一样，UCL也提供MSc和PhD两种学位，其中授课型研究生项目有：
- Astrophysics
- Nanotechnology
- Physics
- Planetary Science
- Quantum Technologies
- Scientific and Data Intensive Computing
官网链接：https://www.ucl.ac.uk/physics-astronomy/
新加坡国立大学
Department of Physics
新加坡国立大学的物理系最早是在1904年时初具雏形的，它一直侧重于物理学的教学，直到1990年左右才开始跟着NUS的转型一起，转变为侧重于研究的部门。现在该校的物理系已经拥有3个研究中心，研究的领域涵盖：纳米科学物理学、凝聚态与先进材料、生物物理学、非线性和复杂系统物理学、原子、分子物理（包括非线性光学）、计算与理论物理（包括弦理论、宇宙学、粒子物理等）、量子信息、石墨烯与二维材料等。
研究生项目有4个，分别是：
- Master of Science in Physics for Technology
- Master of Science in Physics by Coursework
- Master of Science in Physics by Research
- Doctor of Philosophy in Physics by Research
官网链接：https://www.physics.nus.edu.sg/
2023年QS-Physics & Astronomy排名
全球TOP10
- Massachusetts Institute of Technology 麻省理工学院 美国
- Harvard University 哈佛大学 美国
- University of Oxford 牛津大学 英国
- Stanford University 斯坦福大学 美国
- University of Cambridge 剑桥大学 英国
- California Institute of Technology 加州理工学院 美国
- University of California, Berkeley 加州大学伯克利分校 美国
- ETH Zurich 苏黎世联邦理工学院 瑞士
- Princeton University 普林斯顿大学 美国
- University of Tokyo 东京大学 日本
美国TOP10
- Massachusetts Institute of Technology 麻省理工学院
- Harvard University 哈佛大学
- Stanford University 斯坦福大学
- California Institute of Technology 加州理工学院
- University of California, Berkeley 加州大学伯克利分校
- Princeton University 普林斯顿大学
- University of Chicago 芝加哥大学
- University of California, Los Angeles 加州大学洛杉矶分校
- University of California, Santa Barbara 加州大学圣塔芭芭拉分校
- University of Illinois-Urbana Champaign 伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校
英国TOP9
- University of Oxford 牛津大学
- University of Cambridge 剑桥大学
- Imperial College London 帝国理工学院
- University College London 伦敦大学学院
- The University of Manchester 曼彻斯特大学
- The University of Edinburgh 爱丁堡大学
- University of Southampton 南安普顿大学
- Durham University 杜伦大学
- King's College London 伦敦国王学院
加拿大TOP4
- University of Toronto 多伦多大学
- University of British Columbia 英属哥伦比亚大学
- McGill University 麦吉尔大学
- University of Waterloo 滑铁卢大学
澳大利亚TOP3
- Australian National University 澳大利亚国立大学
- The University of Melbourne 墨尔本大学
- The University of Sydney 悉尼大学
香港TOP2
- The Hong Kong University of Science and Technology 香港科技大学
- The University of Hong Kong 香港大学
新加坡TOP2
- Nanyang Technological University, Singapore 新加坡南洋理工大学
- National University of Singapore 新加坡国立大学
