美国物理专业申请分析

近几年来，随着出国留学热潮的持续升温，留学不再是有钱人的专利，也不再是某些特定专业的出路，越来越多的学生想要走出国门，希望汲取更尖端的知识和技能。而每年美国大学的申请中，以基础学科拿到的Offer最多，包括物理专业、化学专业及数学专业。尤其在这几年，物理和数学专业的offer呈明显增加的趋势。借此机会，我就给大家分析一下物理专业在美国的情况。
 
 物理学是最重要的基础学科之一，每年都有大量的申请者，而中国学申请这个专业也是比较有优势的，是最容易获得奖学金的学科之一。国内高校中，清华、北大、中科大、南大、浙大、交大的物理都是很有优势的，国外很多院校很喜欢这些学校的优秀申请者。那么关于物理学的定义这里不做赘述，我重点来分析一下物理学在美国的主要研究方向及申请情况。

物理学的九大分支：

原子物理：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。

生物物理学：生物物理学是 一个新兴方向，由物理学与生物学相互结合而产生的新兴边缘交叉学科。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。生物物理学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。这个方向是近两年新兴的交叉学科，申请者不仅来自物理专业的学生，还有生物专业的学生，因此竞争是非常激烈的，每年的Offer都非常少。

凝聚态物理：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。
 
宇宙学：将宇宙作为一个整体来研究的科学分支统称为宇宙学，这个专业的国内申请者相对较少。

高能物理学：高能物理学又称粒子物理学或基本粒子物理学，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。
 
计算物理学：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，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：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;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。
 
光学物理：包括量子光学，非线型光学，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。这个方向也是中国物理申请者主要申请的一个方向之一。

应用物理：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EE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。EE、MSE，以及ME的有些方向，做的都是很基础研究，教授会很欢迎物理专业的学生申请。曾听说07级清华的物理系的一个学生拿到CMU（全美计算机专排第一）的CS的offer；交大也曾有物理专业的学生拿到CU Boulder的ME的offer，所以说学物理的人虽然没有特别对口的工作，但转方向还是很容易的，也是有优势的。
 
从申请角度来看，物理专业的申请形势还是比较乐观的。在美国大学的研究生院对于物理专业人才是比较短缺的，研究经费是相对充足的。从专业方向上来说，凝聚态物理，高能物理和光学物理占据了主要的申请地位。物理专业的申请者中，有很大一部分是申请博士的。那么选好与自己背景想匹配的申请方向显得尤为重要。而且还强烈建议申请物理专业的学生参加SUB考试，如果能取得一个较为理想的SUB成绩，会对申请起到很大的帮助，尤其是对于拿奖学金来说。而很多专业排名很高的美国大学，有相当一部分要求申请PHD的学生提供SUB成绩，即使不是要求，也是强烈建议。所以，为了更有把握地拿到理想的结果，建议申请者能够参加SUB考试。
 
接下来我给大家分析一些美国物理专业的学校的情况，我会将学校分成三种来介绍，每种选取三所大学介绍。那么这三种我会定义为：专排综排都很强悍的顶尖牛校、专业实力及综合能力比较均衡的学校、某些方向很彪悍但综排不一定很高的学校。
 
专排综排都很强悍的顶尖牛校：Caltech（加州理工大学）
 
Caltech属于美国三大理工学校之一，著名的科学家钱学森教授研究生阶段就读于此。Caltech是做科学研究的好地方，拥有多个高级研究中心，并且研究方向都非常前沿。与物理相关的有纳米科学中心，量子信息中心等等。但Caltech学习很苦，负担很重，并且很难毕业。(前年我帮一个学生申到了该校的EE专业，录取的是一年的MENG学位，但是校方要求学生完成的学分相当于很多学校2年的课程，学生过去日后压力也是很大。)
 
物理系主页：
 
http://www.pma.caltech.edu/GSR/physics.html
该系方向多且全，较大的组有天体物理及凝聚态物理。较多的教授在纳米科学与技术及介观物理这个方向从事研究。同时Caltech的应用物理项目也颇具特色，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。它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。
 
同时该校的申请难度也是极高，网站上给出的要求是：虽然没有硬性规定，但GRE平均Verbal 600, Quantitative 780, Analytic 760, Physics Subject 880 托福 600（250），如果是国内顶尖大学物理系的top3的同学，语言又达标的可以冲击试试。

专业实力及综合能力比较均衡的学校：OSU(俄亥俄州立大学)
 
OSU可谓是一所大众情人的学校，牛人拿它保底，不错的主申，差一点的冲刺，所以申请者众多。OSU确实很看重硬指标，高GPA和高GT成绩就有不小的机会争取到offer。
 物理系网页：https://physics.osu.edu/
 
OSU的物理系的凝聚态组较大，实力也很强，其他的组相比之下都比较小。凝聚态物理的研究非常偏向应用，非常偏向电子产业，且方向都很新。其的研究方向包括：复杂流体，纳电子学，固体电子学，电子材料，聚合物，磁学，磁性纳米材料，高温超导，超材料，各种新材料的光学和电磁性质等。其中，Pual Berger教授是纳电子学，半导体等方面等著名学者。可以说OSU物理系的方向既新又全，建议有一定背景的学生尝试看看。
 
该校网站上对于PHD申请者的要求是：IBT>79, 虽说GRE没有限制，单说平均录取都是正确率>50%，另外众所周知GRE的有效期是5年，但该校要求 GRE general tests taken within the last 2 years，这一点值得注意。同时，该校的物理专业同样要求参加SUB考试：GRE Physics Subject test is REQUIRED -no minimum score required but most of our successful applicants are above the 50th percentile. This requirement is NOT usually waived so please be sure to sign up to take your GRE Subject Test in Physics before the appropriate deadlines.
 
某些方向很彪悍但综排不一定很高的学校：U New Mexico(新墨西哥大学)
 
新墨西哥大学综排并不好，且位置较为偏远，离墨西哥很近。但这里却是美国科研的中心之一。著名的洛斯阿拉莫斯国家实验室以及桑地亚国家实验室就位于新墨西哥州，还有射电天文望远镜阵列。新墨西哥大学常常与这两家实验室有合作研究项目，并且洛斯阿拉莫斯实验室正在渐渐转向民用，因此机会应该会越来越多。新墨西哥的研究生院排名全美30，具有相当强的实力。这个学校有一个光学工程项目(OSE)，即Optical Science and Engineering program，是一个由物理、ECE和新墨西哥高技术材料研究中心合搞的一个交叉项目，研究的领域很前沿，包括了纳米器件，纳米材料，光子学，量子光学等等方向。如果是学光学的学生能来此，相信会有很好的科研前景。据我了解该项目在去前给了交大和北大各一个offer。
 所以，如果对光学方向很感兴趣，并且成绩好的同学，可以主申或者拿它保底。能去这家做研究也是很不错的。
 
物理系网页：http://panda.unm.edu/
 OSE主页：http://www.optics.unm.edu/faculty.html
该校提出了PHD成功申请者入校后要参加Preliminary Exams，如果拥有大于800分（含800）的 Physics GRE Subject Test才可免于这个考试。
 
除了以上选取的学校外，还推荐一些比较有特色的学校，如物理院系设置偏向工程应用的，大家可以关注一下NCSU,USC,GIT；而与MSE结合很紧密的如Purdue, JHU, U Michigan, Cornell, Chapel Hill；如果是学光学的，可以看看拥有全美三大光学中心的Arizona U, U Rochester, Central Florida, 此外TAMU也是做的不错的。
 
此外，知己知彼方能百战百胜。我们也应该了解国外院校的“口味”，以下是根据历年的录取及陶瓷情况了解到的一些信息，仅供申请者参考：
 
Duke对北大物理系的学生很是友好，每年都会有offer，所以北大的学子可以优先考虑看看。
 
Dartmouth College的物理系不大，但量子信息的研究很棒，对北大比较友好。

PSU比较倾心于南大和中科大的学生。
 
U Syracuse 的物理系生物物理方面的研究不错，曾经给交大发过几个offer，且交大系里有老师跟该校有联系，所以交大物理系的学生可以考虑该校试试。
 
RPI的实力不俗，系里有不少中国人，而offer主要集中在北大，南大，中科大等校。

TAMU的量子光学组与交大物理系有合作，所以相信在这方面的研究上交大学生申请该校会有一定优势。
 
了解了美国物理专业的设置问题，再来说一下这个专业的不同方向的就业情况：

天文物理，等离子体物理，高能(粒子)物理，量子物理
 
这几个方向的物理工作者由于本身研究内容比较先进或理论化多一些，很多研究目前只是为了满足人类的好奇心而从事的研究，离应用还有很长的距离。因此学习这些方向的学生毕业以后绝大多数是留在学校和在相应的研究机构从事研究工作。值得一提的是，这其中高能物理的研究在未来的时间中会比较活跃。对于这几个方向而言，继续从事研究工作是比较好的选择。

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。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。因此对于核物理而言，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。

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，宾州等。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。凝聚态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。

光学

光学作为21世纪物理的一个最热门方向。它是物理学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(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。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。

至于光子晶体，由于其特殊的结构和对于光的特殊性质，对于发明新的光学仪器有很大的帮助，例如太阳能电池就可以通过光子晶体而提高太阳能的利用效率，又例如可以利用光子晶体制造新的光开关，光放大器，光聚焦器等等。光子晶体极有可能取代传统的光学产品，对经济社会发展起到不可估量的作用。就业方面以光学仪器公司，太阳能相关的产业居多。在美国，光学毕业生在工业界工作已经是很平常的事，并且薪水是众多方向中最高的，最适合想往工业界发展的物理申请者。
 
通过上面对美国大学物理系申请的解读，相信对于很多计划申请美国物理专业的学生可以参考上面的信息来提前做好申请美国研究生的准备和规划。