简单来说，材料学就是一门主要研究固态物质的结构、性质、性能和具体处理方式的学科。这四种性质之间相互影响，譬如晶体的堆积形式（亦即结构）会影响其导电及导热性能，又譬如煅制合金与铸造合金（不同的具体处理方式）会对晶体的结构和性能产生影响。一个有意思的现象是，某些金属以及氧化物，当温度低于居里温度时体现永磁性，而当温度高于居里温度时磁性消失。也就是说，处理方式（温度）的改变，改变了材料的结构（从无序到有序），因此材料磁性（性能）发生改变，并进一步影响该种材料在具体应用中性能的改变。通常改变其中一个角，其他的三个角也会相应变化，集中体现在材料性质的表征上。

材料学主要分四块：冶金(metallurgy)、氧化物/陶瓷(Ceramics)、半导体(Semiconuctors)和高分子材料(Polymer)。冶金多少有些明日黄花的意思，毕竟现在美国的产业界就算直接与金属领域相关也都往精细化生产发展，研究的主要内容是如何提高产品的附加值。当然，诸如洛克希德马丁、波音、镁光科技以及通用电气这些公司仍有不少研究院在研究如何同时提高材料的韧度和强度，但也是少数了；氧化物是最近一个比较热门的领域，一来是因为其应用广泛，二来一些氧化物的生长方式确实比较会使发表的文章体现更高的质量（譬如用分子束外延技术或有机金属化学气相沉淀法）；半导体是一个工业发展比较成熟的领域，一般就业机会比其他领域更加多一些，但是通常来说发表文献的引用因子也相对低一些。由于硅已经被研究透了，因此现在的研究集中在三五、硅锗和新材料上。应变工程(Strain Engineering)是一个相对比较有前景的分支—它致力于整合不同晶格大小的晶体以获得整体强于个体的效果；高分子材料和生物材料紧密相连、息息相关。一个经典的、整合化学以及生物领域的例子便是智能高分子材料。该种材料对细小环境影响做出反馈，以求自身周围环境保持在一定限度之内，类似人体的免疫系统。总体来说，材料和固体物理紧密相连，较强的理化背景有助于对材料领域深入的理解与领悟。材料学真正成为一个学科还不到一百年的时间，因此这仍是一个很年轻的学科，且覆盖领域众多，学习者可以对其他相关领域，诸如电子（半导体）、机械（应力工程）、环境（太阳能电池）、生物（智能高分子材料）、化工（燃料电池）学科也有一个广泛的认知。它的缺点在于涉猎太广，在一定程度上缺少扎实的理论基础，而自身理论体系也并不是非常完善，某些领域在美国的就业机会也有一定局限性（誓如与国防、军工相关的可变介电常数材料领域）。

工科思维在社科上的应用很重要，大家也千万不要觉得之后转行会浪费之前花在学习上的时间。举个简单的例子，Harrison White是一受很多人欣赏的哈佛教授。他原来是物理学家，后来转行开始做社会学。他发现在社会动态里，人的运动和电子的运动有可类比性。比这更重要的是，人的运动与电子运动一样，是受结构限制的。由此他发展了自己的“空穴链”(Vacancy Chain)理论。在他的理论框架中，空穴具有主观能动性——在空穴出现之前，没有人可以移动，人移动的可能性取决于空穴的存在以及空穴存在时人是否具有主观意愿移动。

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