1、物理学科简介,物理科学与技术系 王嘉赋,提 纲,什么是物理学 物理学分支与前沿 物理学科与学位点 物理学的学习 （讨论）,什么是物理学,物理学是研究自然界中存在的物质及其运动的最普遍和最基本的性质、现象和规律的一门基础科学。,“物理”：即物之理。 古即有之；现代意义“物理”一词来自日文,“Physics”：来自拉丁文physica，源于希腊文phusika 自phusikos的中性复数(“自然的”)； 参phusis（自然）,研究对象：物质（实物粒子和场）及其相互作用,研究目的：揭示自然现象的本质及其规律性,什么是物理学 研究对象,什么是物理学 历史沿革,古希腊17世纪：天体力学，牛顿力学,1
2、7世纪 18世纪：热力学,第一次工业革命 （蒸汽机、机械工业）,19世纪：统计物理，电磁理论,第二次工业革命 （电力、无线电技术）,20世纪：量子力学(1900-) 相对论(1905-) 量子规范场论,第三次工业革命 （半导体技术，IT）,21世纪：新问题（中微子质量，暗物质暗能量） 新理论？,新工业革命？,物理学分支与前沿 PRL分栏与研究热点,一般物理学：,主要分支：数学物理、方法论、量子力学、统计物理、量子信息、非线性理论等,研究热点：量子信息、Bose-Einstein凝结、非线性,引力与天体物理：,主要分支：相对论与引力、量子引力，星体与宇宙学、天体物理，地球物理等,研究热点：Gam
3、ma-Ray Bursting,基本粒子与场：,主要分支：量子规范场理论、夸克与QCD、中微子物理、标准模型、统一场论等,研究热点：中微子质量(暗物质候选)、寻找Higgs粒子、CP破缺,核物理：,主要分支：核结构、核反应、核辐射、核工程等,研究热点：双beta衰变(寻找CP破缺/暗物质/暗能量等理论的实验依据),原子、分子与光物理：,主要分支：原子/分子的电子结构、团簇物理、原子/分子与光互作用、冷原子/分 子与精密测量 、超快/超强光源、光与物质互作用、激光物理、光谱等,研究热点：超快/超强激光、冷原子/分子、激光与物质相互作用,经典物理学：,主要分支：经典力学、流体力学、非线性动力学、(
4、传)热学、声学、电学、电磁学 经典光学、非线性光学、电磁波与物质互作用、无线电物理、连续介质等,研究热点：非线性光学、湍流等,等离子体与离子束物理：,主要分支：气体物理、放电、激光与等离子体互作用、离子束物理、磁禁闭等,研究热点：离子束与物质互作用、磁禁闭,生物物理及交叉学科物理学：,主要分支：软物质、生物物理、医学物理、复杂系统/网络、物理化学/化学物理、 流变学、材料/能源/环境/信息与物理交叉领域、生物信息学等,研究热点：蛋白质/核酸结构动力学、神经信息处理、复杂系统(如基因网络)随机 动力学、物理技术在生物领域应用等,物理学分支与前沿 PRL分栏与研究热点,凝聚态I：结构等,主要分支：
5、固体/液体结构、晶体动力学、非晶、表面与界面、薄膜、相变、低维 系统(非电子特性)、纳米材料、物态方程、量子流体、高温高压物理、 凝聚态物质的力/声/热学特性、非电子输运特性等,研究热点：纳米材料、低维/薄膜物理、极端条件下物性等,凝聚态II ：电子特性等,主要分支：块材/表面/薄膜/低维/纳米材料的电子结构和电子/光学性能、发光/光谱、电子/离子激发、凝聚态物质中的电子输运、半导体、超导、介电/压电/ 铁电、磁性材料/磁共振、磁光、量子光学、光子晶体、磁电、局域态、 电子强关联、自旋电子学、轨道电子学等,研究热点：自旋流、轨道电子学、强关联等,近十期PRL论文研究领域统计：凝聚态II： 20
6、.8 (15-28) 凝聚态I： 10.6 (7-14) 生物物理及交叉：8.8 (4-14)一般物理：8.6 (3-16) 经典物理：5.9 (2-9) 原子分子与光： 4.9 (3-10)粒子/场：4.2 (1-7) 引力/天体：2.7 (0-5) 等离子/束：2.6 (1-4) 核：1.4 (0-3),物理学分支与前沿 PRL分栏与研究热点,物理学分支与前沿 NSFC重点发展/优先资助方向(摘抄),标准模型检验与TeV能区物理， 暗物质、暗能量，中微子、宇宙线物理， 强子物理和核内非核子自由度，重离子碰撞和核物质相变， 等离子体物理基础理论与实验，以及 极端条件下物质的行为与非线性效应；
7、 凝聚态物质的结构、性能及其相互间关系， 量子操控与量子信息； 冷原子、冷分子与精密测量物理； 超快、超强激光物理与微纳体系光学； 复杂介质中的声传播、检测与噪声控制； 复杂体系与生命科学中的物理问题。,十一五期间拟重点发展的物理学领域：,“受限系统量子现象、效应及其应用”,十一五期间拟优先赞助物理发展方向：,新奇量子现象、量子效应；限域环境中对应系统的量子现象； 费米凝聚体和低维结构中的类BEC凝聚的物理现象及动力学行为； 光学晶格中的原子和原子分子涡旋态的研究； 与量子霍耳效应及二维电子气相关的关键性问题，弱磁场下微波诱导的零电阻现象； 功能分子、DNA及其它生物体中的量子输运； 基于载流
8、子注入的莫特绝缘体的基态问题，载流子幻数问题， 超导机理，电荷、自旋、轨道有序、巨磁电阻输运等相关问题。 量子信息载体与量子调控，包括量子相干过程与退相干机理； 固态系统中的量子态的测量与反馈控制、量子纠缠与编码； 量子态操控下的类三极管量子放大途径。 核心量子结构与关键材料，包括基于带隙材料的人造新型物质结构及其新量子现象； 功能分子的设计和合成及其光、电性能；高磁转变温度、高自旋极化材料； 原子尺度上控制生长与稳定性机理。,物理学分支与前沿 NSFC重点发展/优先资助方向(摘抄),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,物理学科与学
9、位点 物理学(一级学科)学位点,附注：物理系还有 物理电子学 (二级学科) 硕士点,理论物理：理论物理学是对自然界各个层次物质结构和运动基本规律进行理论探索和研究的学科。理论物理学及其交叉科学若干前沿问题2004年项目指南 粒子物理与原子核物理：本学科研究粒子（重子、介子、轻子、规范粒子和夸克等）和原子核的性质、结构、相互作用及运动规律，探索物质世界更深层次的结构和更基本的运动规律。 兰州大学物理科学与技术学院 原子与分子物理 ：原子与分子物理是研究原子分子结构、性质、相互作用、运动规律及周围环境对其影响的一门科学。 北京市科学技术委员会 等离子体物理 ：等离子体物理是研究等离子体的形成及其各
10、种性质和运动规律的学科 。 陕西省物理学会,物理学科与学位点 物理学(一级学科)学位点,物理学科与学位点 物理学(一级学科)学位点,凝聚态物理 ：凝聚态物理学是研究物质凝聚状态(主要是固体和液体)的物理性质、结构及其内部规律的一门学科。 声学 ：声学是研究声波在物质中传播、散射、辐射与接收的规律及其应用的自然学科，是物理学的一个重要分支。 陕西省物理学会 光学：光学是一门古老而又年轻的学科，是研究光的本性、光的产生、光的传播、光与物质的相互作用以及光在科学研究和生产技术中各种应用的学科。 无线电物理：无线电物理是研究电子信息科学技术中电磁场和波(光、红外、毫米波、微波等)与物质相互作用和信息传
11、输的理论、方法及技术, 是现代电子信息科学的基础，在电子高科技中有极为广泛的应用。,物理学科与学位点 本系研究基础,凝聚态物理：,有机磁性与低维物理,磁光效应的量子理论与应用,巨/庞磁阻效应、磁电子学,高压凝聚态物理与新材料,计算凝聚态物理,电调谐微波铁电薄膜材料物性与应用,结构相变记录材料与新型存储器CRAM设计,新奇量子效应与材料物性,物理学科与学位点 本系研究基础,物理学科与学位点 本系研究基础,无线电物理：,等离子体物理：,复杂介质/环境中的电磁传播,电磁脉冲与静电,电磁波与物质互作用(?),电磁兼容与电磁防护,低温等离子体及其应用,建筑材料中的物理效应,光电技术应用、汽车电子,应用与
12、交叉：,大型结构性能检测与监控,量子多体问题 神经生物物理与交叉学科物理 凝聚态理论 等离子体物理与诊断技术 计算凝聚态物理 电子信息功能材料及器件设计 庞磁电阻材料的磁和电子输运 自旋输运及新奇量子物性 高压材料物性及量子效应 高压新光电材料及光电检测 非线性光学 光电信息处理与传感技术 无线通信技术与应用 电磁防护理论及应用 复杂介质环境中的电磁传播 噪声与振动控制,物理学科与学位点 目前招生的研究方向,物理学的学习 物理学的研究方法,提出命题,物理学是一门理论和实验高度结合的科学,物理的直觉、想象力和洞察力，常常导致产生重大突破和发现,观测现象,物理学的学习 为什么要学习物理学, 打好学
13、习其它学科的基础, 提高科学素质和能力，以适应高新技术和市场经济的发展(转产,转行), 学习物理对提高科学素质有重要作用：,（1）培养辩证唯物主义的世界观,（2）学会掌握科学的方法,（3）培养科学思维能力、发展智力,（4）培养探索与创新精神, 现代工程技术人员必须具备良好的科学素质。,物理学的学习 为什么要学习物理学,勤于思考，悟物穷理，不断建立自己的 物理思想和处理问题的方法。, 反对应试观点，重视素质和能力的培养，特别是创新意识的培养。, 把每一个例题或习题都看成是一个工程技术应用问题。 (先看所求，想可能原理，再看已知 你想解决什么问题？想想与哪些原理有关、涉及哪些物理量？直接测量已知量
14、还是间接测量联立方程组？), 做到严谨、求实，反对浮躁和急功近利。 高质量地及时完成作业，摈弃“题海战术”。,他一定会更好适应进步和变化。, A.爱因斯坦：,发展独立思考和独立创新的一般能力,应当始终放在首位,而不应当把知识放在首位。,如果一个人,掌握了他的学科的基础理论,并且学会了独立思考与工作,他必定会找到自己的道路。,而且比起那些主要以获取细节,知识为其训练内容的人来,（如何学习）,如何区别真伪和,科学是一种方法。,它教导我们：,一些事物是怎样被了解的，, R.P. 费曼：,什么事情是已知的，,现在,了解到了什么程度，,如何对待疑问和不确定性，,证据服从,什么法则；,如何思考事物，做出判断，,表面现象。,（如何工作）,
