伽利略创立了近代物理的实验方法论，为后世物理学家开创了道路。从此物理学开始了蓬勃的发展，近代和现代的技术发明和人类进步，大多最初源自物理学上的发现。没有物理学就没有计算机、相机、汽车等等现代生活中必不可少的工具。现代的技术发明，往往是在物理实验室研究到一定程度之后，进入工业界的研究室，再推广到市场。

一、物理学的几大分支

能级是物理学中的重要概念，标识物理过程中涉及的能量等级。当代的物理最大的两个分支是凝聚态物理 (conense matter) 和高能物理 (high energy)，分别是在原子的能级和原子核内部粒子的能级。

经过 20 世纪的发展，对单一原子的理解已经相当深入，但是当大量原子形成一定结构 ( 如晶体 (crystal)) 时，电子在其中的行为与在单一原子中有极大的不同。这就是凝聚态物理研究的主要对象：多体效应 (many-boy effect)。超导 (superconuctivity) 、超固体 (super soli) 、波色 - 爱因斯坦凝聚 (Bose-Einstein conensation) 、量子计算机 (quantum computer) 、碳纳米管 (carbon nanotube) 和单层碳结构 (graphene) 、光学晶体 (optical lattice) 等等，都是凝聚态物理研究的最前沿。由于多体问题的数学复杂性，实验现象往往很难得到理论解释。理论都通过简化实际情形来抓住物理过程的主要本质，从而简化数学上的困难。也有一些从最基本的公式出发来推导，试图去拟合实验现象。

原子核内部的运动的能量比原子和电子运动的能量要高很多，因此物理学的这个分支叫做高能物理。标准模型 (stanar moel) 比较好的描述了组成原子的粒子的物理性质，但是仍然有很多实验和理论问题是它不能描述的，如中微子 (neutrino) 的转化和质量，西格斯粒子 (Higgs boson) 的模型等等。要进行如此高能量的实验，主要借助遇加速器 (accelerator)，将粒子加速到非常高能量后轰击要研究的标靶 (target)。高能物理往往同时存在有数种乃至数十种不同的理论，然而由于实验数据的匮乏，这些理论都暂时无法验证。实验能够达到的能级是高能物理的最大瓶颈。

物理学的研究提供了有用的工具来为其他学科服务。生物物理 (biophysics) 就是利用物理的工具来研究生物过程，比如用光学扭矩 (optical tweezers)来研究 DNA 的分解和力矩。

光学也是物理学中的一个重要分支，特别是在量子光学 (quantum optics) 的概念被提出后，这一领域得到了极大的发展。光有着波粒二像性，是一种量子波。一般认为光线是直的，乃是忽略了波的性质，因而光显得由粒子组成。在一定条件下，光的量子性会在物理系统中起到主要作用，不能被近似忽略掉。因而我们必须研究量子光学来描述这些体系。光学跟工业界有着非常的密切联系，很多成果走出实验室就上流水线了。

二、物理学的就业方向

(1) 原子核物理

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。加速器及同位素辐射源已应用于工业的辐照加工、食品的保藏和医药的消毒、辐照育种、辐照探伤以及放射医疗等方 面。为了研究辐射与物质的相互作用以及辐照技术，已经建立了辐射物理、辐射化学等边缘学科以及辐照工艺等技术部门，但是核物理专家是研究出这些仪器，使用 这些仪器并不需要核物理学家。因此对于核美国大学物理专业而言，继续从事研究工作依然最合适，不过从事核电站的工程师也是越来越多人的选择。

(2) 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 EE，材料比较相关，可以在IT 、电子行业做新材料研发，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：例如加州，德州，滨州等。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，滨州煤炭，钢铁工业发达，匹兹堡是美国最大的钢铁中心。

美国大学物理专业的同学想要在工业界找到工作的话，务必提前准备，补充所缺的知识如计算机编程，统计等，才能在工业界顺利找到工作。因此，凝聚态的就业面比起以上提到的各个方向都宽了不少。

(3) 光学

光学作为 21 世纪物理的一个最热门方向。它是美国物理专业中最接近应用的一个方向，和 EE( 电子电器工程 ) 结合得也最紧密。特别是如果出身于三 大光学中心(UniversityofRochester，UniversityofCentralFloria，UniversityofArizona) 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。太阳能方面，虽然经济低迷，不过美国的太阳能产业仍取得长足进步。

去年，美国太阳能设备市场比 2008 年扩大近一倍 ; 安装太阳能设备的美国民房与日俱增，屋顶式太阳能设备的发电量增加了约两倍。在其他行业纷纷 裁员之际，太阳能行业的就业人数却在扩大。在美国利用最多的五个州是加州、佛罗里达州、新泽西州、科罗拉多州、亚利桑那州。跟 EE 结合比较多的是关于光电 子，光通讯方面的了。这方面的就业就更广了，一般的网络公司，我们熟悉的中国移动，中国电信，联通，铁通等等，以及仪器设备商，例如华为、中兴、 TP— link 等等。

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