物理学专业介绍

（一）学科概况

物理学是研究物质的结构、相互作用和运动规律及其应用的科学。它不仅是自然科学的基础，而且是近代科学技术的主要源泉。

“物理”一词最早出自希腊文，原意是指自然，古时欧洲人称物理学为“自然哲学”。“物理学”作为Physics的汉译名，其始于1900年出版的藤田丰八翻译的日文著作《物理学》。藤田原拟用“格致”作为中文版的名称，审慎思考后保留了汉字“物理学”作为Physics的译名，自此物理学这一名称通行全国。“格物”意思是探究事物的道理，“致理”意思是达到明白事理并加以运用。合并起来就是：探究事物的原理法则，总结为理性知识并加以运用。从更广泛的意义上来说，物理学是研究自然现象及规律的学问。

物理学是随着人类社会实践的进步而产生、形成和发展起来的。纵观物理学的发展史，根据它不同阶段的特点，大致可以可将物理学分为萌芽时期、经典物理学时期和现代物理学时期。从17世纪牛顿力学的建立到19世纪电磁学基本理论的形成，物理学进而成为一门独立的学科。当时的主要分支有力学、声学、热力学、电磁学和光学等，这些通称为经典物理。20世纪初，相对论和量子力学的建立促进了物理学向纵深的突变，既使经典物理学的各个分支在新理论框架下深入发展，又形成了许多其他新兴学科，如粒子物理与原子核物理、原子与分子物理、凝聚态物理、等离子体物理等，而这些被称之为近代物理学。

近一百年以来，物理学向其它领域的渗透，孕育了许多新学科和新技术，改变了人类的生产和生活方式。近年来这种趋势不断加剧，在能源、信息、材料、化学、生命等领域产生了一系列新的前沿交叉学科。同时，近代物理学的发展又引起了人们对物质、运动、空间、时间、因果律乃至生命现象等认识的重大变化，使得物理学的内涵不断丰富，外延不断扩大。现在越来越多的事实表明，物理学在揭示微观和宏观的奥秘方面，酝酿着新的重大突破。

（二）学科内涵

物理学的哲学外延是借助物理学的基本定律与法则来深刻理解和研究宇宙的基本组成与运行（如物质、能量、空间、时间）及其相互关系。

物理学是一门基础学科。在物理学研究过程中形成了大众所熟知的一些基本概念，如力、热、电、磁、光、时间、空间、能量、原子、原子核、基本粒子及物质结构等；建立了经典物理学及相对论、量子力学等基本理论；发展了测量时间、空间、能量等物理量的实验手段和精密测量方法。这些不仅构成了物理学的理论、知识和方法论，而且也成为其他学科，诸如天文学、化学、生物学、地学、医学、农学及计量学等提供了皆宜发展的重要研究手段。物理学还与其他学科相互渗透，产生了一系列交叉学科，如化学物理、生物物理、材料物理、大气物理、海洋物理、地球物理、天体物理等。

物理学也是各种技术学科和工程学科的共同基础和理论支撑。在近代物理发展的基础上，产生了许多新的技术学科，如核能与其他能源技术、半导体电子技术、信息科学与通信技术、材料科学与工程、纳米科学与技术、航空宇航科学与技术等，从而有力地促进了生产技术的变革。19世纪以来，人类历史上的四次产业革命和工业革命，都是以对物理学基本规律的认识突破为先导。进入新世纪后，孕育着新的工业革命的量子科技、人工智能、大数据、生命健康（医疗仪器）等领域和技术均与物理学密切相关。物理学科各领域研究的突破不断促进各种新技术的产生，形成了与许多高新技术学科之间，基础研究与应用研究相互交叠的局面。

（三）学科范围

根据研究的物质运动形态和具体对象不同，物理学可主要分为以下几个二级学科：理论物理、粒子物理与原子核物理、原子与分子物理、等离子体物理、凝聚态物理、声学、光学、无线电物理及计算物理等。

1.理论物理是研究客观物质世界的组成和运动基本规律的学科。研究对象根据物质结构层次可分为夸克、轻子、强子、原子核、原子、分子、团簇、凝聚态、生命物质、恒星、星系、宇宙等，每个层次上都有自己的支配规律，同时又相互联系，显示理论物理的基础性、多样性和复杂性。理论物理纯基础学科特色鲜明，知识原创性要求高，既为物理学提供了理论基础，又与自然科学其他领域及工程应用科学中的重大理论基础问题和前沿研究密切相关。

2.粒子物理与原子核物理研究原子核以及更深层次微观粒子的性质、结构、相互作用及运动规律。原子核物理不仅以核子（质子和中子）为基本单元，研究核力作用下的多体问题，而且延伸到原子核环境下核子的夸克与胶子结构，它们之间的相互作用以及高能核核碰撞中产生的新物质形态的性质等。当代粒子物理学的研究包括核子结构、物质基本相互作用的性质与应用、质量的起源、中微子物理、宇宙线物理等等。粒子物理与核物理的研究范围还包括同其他学科的交叉领域，如核技术在工业、农业及生物、医学等方面的应用基础研究。

3.原子与分子物理是研究原子、分子及团簇的结构、性质、相互作用的物理规律，提供各种原子、分子的科学数据的学科。学科的主要研究内容包括：原子结构与原子光谱，分子结构与分子光谱，原子分子碰撞物理，原子分子与电磁场的相互作用，原子分子的非线性光学性质，极端条件下原子分子的状态，超冷原子分子，基于原子分子的精密测量物理，单原子分子测控科学与技术等。原子与分子物理既与光学、凝聚态物理、核物理等物理学各分支学科紧密交叉，也与天文学、化学、材料科学、生命科学、能源等其他学科领域交叉融合，是物质科学的微观基础。

4.等离子体物理研究等离子体的形成、性质、运动规律、相互作用及其控制方法。等离子体物理研究一般分成三类，即聚变高温等离子体、空间等离子体、低温等离子体。聚变高温等离子体主要是以实现可控热核聚变，产生聚变能为目标，又分为磁约束聚变等离子体和惯性约束聚变等离子体。惯性约束聚变等离子体物理研究中近年来有衍生出了许多交叉前沿研究，例如等离子体粒子加速、等离子体辐射、实验室天体物理、高能量密度物理等。

5.凝聚态物理是研究由大量粒子组成的凝聚体的结构与动力学过程、组成粒子的相互作用与运动规律以及演生现象的学科。凝聚态物理的研究领域跨越微观、介观和宏观，涉及固体、软物质和液体等。具体包括：晶体物理、半导体物理、磁学与自旋电子学、拓扑量子物理、强关联与超导物理、表面与界面物理、缺陷与相变物理、低温物理、高压物理、低维与纳米材料物理、非晶物理、生物物理、软物质物理等。

6.声学是研究不同介质中声波的激发、传播、调控、接收及其与物质相互作用的科学。研究对象包括从微纳尺度的电子器件到数千米尺度的大气、海洋、地球,它与材料、能源、医学、通讯、电子、环境以及海洋等现代科学技术的大部分学科发生交叉,形成了若干丰富多彩的分支学科,如水声和海洋声学、超声物理与工业检测、生物医学超声、功率超声、语言声学、环境声学、心理和生理声学、气动声学，以及大气声学等。

7.光学是研究从微波、红外线、可见光、紫外线直到X射线和γ射线的宽广波段范围内的电磁辐射的产生、传播及其物质相互作用的一门学科，重点研究红外到紫外波段范围内光辐射的基本原理、光传播的基本规律及其与物质相互作用基本过程。光学学科主要研究内容包括：光辐射的基本性质及其与物质相互作用的基本特征，如，光的产生、传输、调控与探测规律；光与原子、分子、电子、等离子体等相互作用；时空多维度情况与极端条件下的光学行为以及光与光学微纳体系等相互作用；光学与其他学科交叉和高技术应用中的有关科学问题等的研究。

8.无线电物理是利用现代物理学和电子信息科学的基本理论方法和实验手段，研究物质与电磁场相互作用的基本规律，据以发展新型的电子器件和系统，并推广在实际系统中的应用。无线电物理着重研究电磁波甚至于单个光子与物质的相互作用，物理系统的纠缠、相干性和由此而形成的对于电磁波的调控功能，以及对单个光子载运信息的提取和调控，据以发展新型电子器件，拓展电子器件的极端性能。

9.计算物理从物理学基本原理出发，以现代计算技术为手段，探索、发现和验证新的物理规律，为实验和理论研究提供可靠的数据，并在一定的程度上代替实验，特别是一些极端条件下耗资巨大的实验。主要研究方向为计算凝聚态物理、计算等离子体物理、计算原子与分子物理、计算天体物理、计算场论等。

（四）培养目标

总体目标：热爱祖国，拥护中国共产党的领导。遵纪守法、自觉践行社会主义价值观。崇尚科学，求真务实；具有社会责任感和良好的职业道德。

1.硕士学位

通过在本学科相关领域的课程学习和科学研究，使学生达到既有坚实的理论基础，又有较宽的知识面，较系统地掌握本学科相关领域的专门知识、技术和方法，能够解决科学研究或实际工作中的具体问题。比较熟练地掌握一门外国语，能够进行外文文献阅读和写作。具有从事本学科相关领域的科学研究、教学、工程、技术及管理等方面的工作能力。

2.博士学位

通过在本学科相关领域的课程学习和科学研究，使学生掌握本学科相关领域坚实的基础理论、宽广的相关知识背景、系统深入的专业知识以及相应的实验技能和方法。在科研选题、研究方法和创新能力等方面受到系统训练，具有独立从事本学科相关领域或跨学科创造性科学研究工作和相关领域实际工作的能力，至少掌握一门外国语，能够熟练阅读本学科相关领域的外文资料，并具有较强的科研论文写作能力和进行国际学术交流的能力，能够在基础性、应用基础性科学研究或专门技术的研发上取得创新性成果。具有独立从事本学科相关领域的科学研究、高等学校教学的工作能力，以及本学科相关领域工程、技术及管理等方面的工作能力。

（五）相关学科

本学科与天文学、数学、化学、生物学等基础学科密切相关，并与基础医学、临床医学、口腔医学、公共卫生与预防医学、中医学、中西医结合、药学、中药学、特种医学、护理学、法医学、公共卫生、作物学、园艺学、农业资源与环境、植物保护、畜牧学、兽医学、林学、水产、草学、水土保持与荒漠化防治学、材料科学与工程、核科学与技术、光学工程、仪器科学与技术、电子科学与技术、信息与通信工程、计算机科学与技术、大气科学、海洋科学、地球物理学、地质学、航空宇航科学与技术、智能科学与技术等新工科、新医科密切相关。

硕士学位基本要求

（一）获本学科硕士学位应掌握的基本知识

硕士生应通过在本学科相关领域的课程学习和科学研究，具有坚实的理论基础，又具有较宽的知识面，较系统地掌握本学科相关领域的专门知识、技术和方法，能够解决科学研究或实际工作中的具体问题。比较熟练掌握一门外国语，能够进行外文文献阅读和写作。具有从事本学科相关领域的科学研究、教学、工程、技术及管理等方面的工作能力。

（二）获本学科硕士学位应具备的基本素质

1.学术素养

具有热爱祖国、执着敬业、勇于创新、敢攀高峰的开拓进取精神；崇尚科学，对学术研究，特别是对物理学的基础与应用基础研究有浓厚的兴趣；具备一定的学术潜力；掌握本学科相关的知识产权、研究伦理等方面的知识；在科研选题、研究方法和创新能力等方面受到系统训练，具有独立从事物理学及相关领域或跨学科创造性科学研究工作和开展相关领域实际工作能力。

2.学术道德

严格遵守国家法律、法规及规章制度，维护科学诚信；恪守学术道德、学术伦理和学术规范；自觉维护知识产权，充分尊重他人的学术贡献；在科学研究过程中具备严谨的科学作风，不弄虚作假，抵制学术腐败；遵守国家有关保密的法律和法规。

（三）获本学科硕士学位应具备的基本学术能力

1.获取知识的能力

对本学科相关领域的学术研究前沿动态把握比较准确，能够进行课程学习、文献阅读及科学研究等，能有效地获取、理解、掌握并应用专业知识和先进的研究方法。

必须熟悉本领域的重要科研期刊，并能够跟踪最新进展；对相关的领域有基本的了解；会利用网络信息和重要的科技文献数据库，具备数据库检索和数据处理等现代信息处理技能；至少掌握一门外国语，能熟练地阅读本专业的文献资料，具有进行国际学术交流的能力。

2.科学研究的能力

能够正确地评价和利用已有研究成果，并较为独立地解决课题中遇到的实际问题。

能够发现有价值的科学问题；较为独立地设计并开展研究；能够进行基本的数据处理和分析并形成结论。

3.实践能力

能够与他人良好地合作，具备一定的开展学术研究或技术开发的能力，并具备一定的实验技能及组织协调能力。

应该掌握与研究课题相关的研究方法与技巧，包括对这些方法的原理、使用的必要仪器设备的构造原理的良好的理解。

4.学术交流能力

需具备将研究成果顺利表达的能力，包括以口头或书面的形式展示其学术专长的学术交流能力。较熟练地掌握一门外国语，具有一定的学术写作能力和进行学术交流的能力。

5.其他能力

具备良好的团队合作以及与他人沟通交流、协调的能力；身心健康，能够正确面对学术研究中挫折和困难。

（四）学位论文基本要求

1.规范性要求

硕士学位论文须是硕士生在导师指导下独立或者合作完成的、较为完整的学术工作的总结，论文应体现出硕士生在所在学科领域做出的学术成果，应能反映出硕士生已经掌握了较为坚实宽广的基础理论和较为系统的专门知识，具备了较为独立从事科学研究的能力。学位论文一般用中文撰写，论文需表达准确、条理清楚、文字通顺、格式规范、数据可靠、图标规范、结论可信。

硕士学位论文应包括文献综述、选题意义、研究内容、研究方法、研究结果、讨论与结论等内容。

2.质量要求

学位论文应如实反映硕士生在导师指导下独立或合作完成的研究工作；论文应阐明选题的目的和学术意义，或对社会发展、文化进步及国民经济建设的价值；论文作者应在了解本研究方向国内外发展动向的基础上突出自己的工作特点，对所研究的课题应有新的见解。