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【物理】中国物理学现状 ——献给世界物理年
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作者：九维空间 QQ：56812216 为了纪念伟大的爱因斯坦发表改变世界的五篇论文一百周年，以及他逝世50周年，联 合国大会在04年6月份一致通过决议把2005年定为“世界物理年”。 谈到物理学，首先要对物理学下一个定义。物理者，万物之理也。在英文中PHYSICS一 词与PHYLOSOPHY（哲学）很相近，物理学最早被称为自然哲学，是哲学专门研究自然界的 分支。这个概念最早可追溯到亚里士多德《物理学》一书，后来在牛顿的巨著《自然哲学 的数学原理》给了物理学的诞生时一个比较准确的定义：用数学工具解决自然哲学问题， 即用数学了解整个自然界的运动规律。中国古代采用“格物至知”一词来定义这门学科， 即采用分析的方法研究物质获得知识，与中国古代哲学重视整体统一性而严重忽略事物细 节和内部规律的做法大相径庭。 从诞生的那一天起，物理学就通过对自然界五花八门千变万化的各种现象内在本质的 探索来帮助人类认识这个世界，从而能改造这个世界。既然物理学追求的是物质世界的一 切运动规律，那么从广义上讲，一切自然科学都是物理学。这中说法毫不过分，自然科学 本身就是人类为了认识这个世界而发展起来的方法和知识体系，自然科学的其他分支诸如 化学，生命科学，宇宙学（天文），地球科学（地理）等等研究领域都是自然界的一部分 或是一个知识层面，只有物理学研究的是整个自然界，大到浩瀚宇宙小到基本粒子。相比 于其他学科定性概念居多研究深度有限而言，物理学深入探索整个自然界一切现象的本质 规律，并尽可能地使其数学定量化，其他自然科学学科领域最基础最本质的运动规律和产 生现象的原因都要靠物理学来回答，因此从广义上讲一切自然科学都是广义上的物理学。 然而这并不意味着其他自然科学学科可以简单地并入物理学成为他的一个分支，系统 科学的出现表明，很多宏观概念还原到微观本质上的物理学规律以后是不能准确地反映这 个概念的，因为在微观还原过程中层层近似并且忽略了在微观情况下可以忽略而组成宏观 系统后影响较大不能忽略的那部分因素，因此还原论只是寻找本质，而本质并不代表一切 。在化学和生物学等学科中很多概念都是复杂系统特有而对单个粒子意义不大的性质，诸 如PH值、反应速率、生态系统等等。物理学本身也有很多这样的概念，例如温度本质上虽 然是分子平均动能的体现，但在实际研究中后者显然不能替代前者。 于是我们通常所说的物理学便是狭义上的物理学。探讨中国物理学的现状，首先要知 道世界物理学的现状，因为中国物理学一直落后于西方，它的现状和发展很基本上是由世 界物理学现状及发展所决定的。国内将物理学列为一级学科，其下有理论物理，粒子物理 及原子核物理，原子分子物理，凝聚态物理，光学，声学，等离子体物理，无线电物理八 个二级学科。从研究目的和方法上可以把物理学分为理论物理，实验物理和应用物理三个 领域。其中粒子物理和原子核物理以及原子分子物理两个二级学科主要属于实验物理方面 ，而后五个二级学科大多研究方向以应用为主，可划归到应用物理领域。 理论物理本身可分为基础理论研究和应用理论研究两大部分，公众往往把这个小小的 基础理论研究部分误认为是物理学本身了，这是因为从古到今成就物理学界耳熟能详的大 师级人物基本都来自这个领域。基础理论研究就是一步一步深入探索寻找自然界最深层次 的统一规律，它是整个物理学最前沿的最神秘也是最挑战人类智力的部分，其成果也是物 理学最核心最辉煌的，这些成果包括历史上的牛顿力学，麦克斯韦电磁理论，到二十世纪 初的相对论和量子力学以及目前的量子场论和超弦，现在研究基础理论的学者们都是在做 量子场论（既结合了相对论之后更深入的量子理论）及在场论基础上发展起来的超弦假说 。 大三时教我热统的老师曾说搞基础理论研究一般只有两个结果：一是是零，即成为后 人成功的铺路石而终生默默无闻；另一个是无穷大，既成为诸如爱因斯坦、狄拉克、费曼 、温博格或威藤等等那样的大师级人物。而能成为后者的毕竟是少数幸运天才，因此不但 研究理论物理的人是所有研究物理的人中很少的一部分（小于 5%，在中国应该更少），搞 基础理论的人在研究理论物理的人中也只是少部分，剩下的一大半做的是应用理论研究， 这其中包括凝聚态理论，量子光学，原子分子理论等等，它们大多采用现成的量子理论来 解释各自领域的内在物理机制，与基础理论研究最大的区别是它们停留在原子（确切地说 是核外电子）的层面上采用现有的量子理论解决问题，而对更深入的粒子本质不做探讨。 由于应用理论研究很大程度上是对现有基础理论的复杂应用，于是它的研究方式不可避免 地引入大量计算，甚至有人将计算物理看做物理学的又一分支。 谈完理论物理，下面说一说实验物理和应用物理。其实这两个领域并没有明显的界限 ，区别只是实验出的结果应用程度大小的问题。本文所说的实验物理主要是指高能物理（ 即粒子物理），他的实验目的不是以应用而是以验证基础理论是否正确为主，并希望通过 高能实验的某些新现象来促进基础理论的发展，这个领域最重要也是最独特实验仪器便是 “加速器”。建造加速器需要国家政府投入大量的财力物力而且在经济上很难得到回报， 因此世界上除几个大国外其他国家都对它望而却步。由于加速器更新改进的财政困难使得 国际粒子物理学研究陷入一个瓶颈，中国自然也不例外。这样客观上导致了中国研究高能 物理的人与研究理论物理的人一道成为物理学界为数很少的小团体。 谈到这里我不得不提出一个事实，那就是搞物理的人绝大多数是在研究应用物理，即 研究领域与人类生活密切相关，比较容易其将成果转化为应用技术的领域。在研究的过程 中运用应用理论研究的成果来解决人类需要，并能反过来推动应用理论发展。 凝聚态物理是现在物理学最大的分支领域，所谓凝聚态是指物质固态和液态的统称。 在地球上与人类生活密切相关的物质除了阳光和空气其余都是以凝聚态的形式存在，这足 以看出研究凝聚态物理对人类的重要性。凝聚态物理最早的重大成就是半导体的发现及应 用，它最后产生的社会价值想必不用我多说了，您只需看一眼身边这台电脑变见分晓。凝 聚态物理最近有两个大名鼎鼎的热门方向，一个是“超导”，另一个是“纳米”，传媒上 关于它们已经有很多的介绍，我就不再重复。其他领域诸如软物质，准晶体，磁学等等很 可能酝酿着下一个重大的突破。可以肯定的是，作为物理学最大的分支方向，它已经逐渐 发展为整个物理学的主干和中心，超过半数研究物理的人在这个领域辛勤地工作着为人类 造福。 前面说过原子分子物理目前主要停留在实验物理学阶段，单个原子对人类的意义虽然 没有多个原子形成的凝聚态物质重要，但既然一切物质除光以外都是由原子所构成。这个 领域麻雀虽小却是五脏俱全，它与物理学乃至整个自然科学各个分支学科都有非常紧密的 联系，而这些交叉领域恰恰是其最重要的应用领域。研究化学反应化合物本质的量子化学 实质上就是分子物理学，研究DNA大分子的分子生物学实质上也是分子物理学的一个研究领 域。由此可见这个学科的发展义对其他的自然科学学科有多么重大的意义。 光也许是世界上最神奇的东西了，难怪古希伯莱人认为上帝先创造了光然后创造的万 物。通常人们爱把所有物质分为狭义的由原子分子组成的“物质”，以及由光子作为载体 的“能量”。毫不夸张地说物质世界一切能量传递的过程都是靠传递光子完成的（如果广 义相对论和量子场论标准模型正确的话）。例如声光电热磁，声音和热量本质上可还原为 电磁相互作用，而电磁相互作用本质上就是靠电荷吸收辐射光子来完成的（QED）。因为光 是一切能量的载体，量子力学中的“量子”实际上指的就是光量子，即光子。光速是一切 速度的极限，光子可以转化为正反粒子对，也许对光的本质的研究会直接触及物质世界最 深层次的奥秘。 然而光学的发展却完全偏离探索光本性的方向，光学目前是物理学最接近应用领域的 一个分支，因为它的应用性太强了，在实际应用中即可成为能量的载体也可成为信息的载 体。激光的发现重要性丝毫不亚于半导体，它使得光学发展为仅次于凝聚态物理的物理学 第二大分支，并且目前比凝聚态物理更接近实际应用。这个分支的基础部分自然还是划归 于物理学，但其应用研究部分很可能会继电子之后成为一门从物理学独立出去的学科。 其它的应用方向都是物理学比较小的分支，对于声学的情况我不是很了解，所以不敢 枉加评论，但可以肯定的是它的研究领域集中在经典宏观领域，其学科特点更像是工科， 声音对人类的重要性决定着这门学科的重要性。 等离子体是气体在极高温状态下形成的一种电离态，它跟原子分子物理联系的最为密 切。虽然浩瀚宇宙中到处弥漫着等离子体构成的恒星，但由于在地球上很少出现所以对它 的研究长期不受重视，直到受控核聚变的研究采用了激光约束等离子体的办法才使对等离 子的研究有了十分重要的意义，一旦受控核聚变应用成功将一劳永逸解决人类能源问题。 谈到核聚变就要说说核物理了，核物理的核子（质子，中子）探索部分属于前面讲过 的高能物理范畴，但它的应用部分对人类的影响却是更加深远。原子弹和氢弹的发明对人 类是福是祸也许只有若干个世纪以后才会有最后的答案。除了巨大的能量之外，核物理的 其他一些成果例如核磁共振以及中子散射等的应用对人类贡献也是十分重要的。 欧美国家习惯上都把天文学（宇宙学）纳入物理学的范畴，二十世纪在天文学领域有 重大发现的几个人都获得了诺贝尔物理学奖。爱因斯坦的广义相对论巨大成就使得天体物 理在理论上很难有新的东西出现，只有那神秘的黑洞一直激发着霍金等大师的无尽创造力 。这个方向越来越像高能物理，成了一门观察实验物理学，一个深入最微观领域，一个畅 游于最宏观的宇宙，他们源源不断地给基础理论物理学家提供数据，共同寻求着万物一理 的统一答案。宇宙学最近由于暗物质和暗能量的出现激发着基础理论的大师们酝酿着一个 新的突破。 以上简要介绍了现今物理学的现状及发展方向，希望能够消除读者对物理学的误解。 物理专业的学生并不是出来都要像爱因斯坦一样从事世界最本质规律的探索，也不是都要 像建国后老一辈物理家那样去大西北研究核武器。前面已经说过从事基础理论研究和从事 核物理研究的人只是在物理专业的人中很少很少的一部分，大多数人都从事着凝聚态物理 和光学这样与人类生产生活密切相关的领域做应用研究，现代物理学的主干和重心恰恰就 是这些应用领域，整个世界都是如此。 国内的物理系一般把本科专业分为三个，即物理学，应用物理学，光信息科学技术。 光信息专业自然是光学方向；应用物理学主要研究偏向工科的微电子，声学，微波无线电 等方向，剩下的物理学专业俗称大物理今后主要研究方向是凝聚态物理学，少量会研究原 子分子物理学以及相关的物理化学，其中每年只有很少几个人会选择理论物理或者高能物 理核物理方向。 从广义上说物理学可泛指所有自然科学，从狭义上说物理学研究物质世界最基本最深 入最普遍的东西，当其在某个层面知识领域发展出比较完善的理论基础以后，这个理论所 发挥作用的领域便成为完全以应用为主的科学进而形成一门技术学科（工科）。例如：经 典力学体系的完善产生了机械等专业；热力学的理论体系完善产生了热能等专业；麦克斯 韦方程组的完善产生了电力、无线电、通讯工程等学科；半导体能带理论的完善产生了电 子科学技术专业。那么从物理学中诞生出来下一个这样的学科将会是什么？毫无疑问将是 光学，从光学理论基础来看，几何光学加上麦克斯韦方程组连同非线性光学的理论虽然远 不足以解释光的本性，但对应用来说基本已足够，目前国家已经把光学工程列为一级学科 正好说明了这个趋势。也许在不远的将来，凝聚态物理学的理论和实验趋于完善之时，它 很可能也会独立成为一门应用技术学科，那么留给物理学的的仅剩下原子尺度及以下领域 的探索了，研究物理学的人也许会变少，但这并不代表物理学会枯萎。物理学是自然科学 之母，它的成果早已遍地开花深入到每一门学科的领域，并且一次次诞生新的学科来实现 人类认识自然，改造自然的愿望。 如果看我帖子的人中，有今后有志于进入大学物理专业学习的高中生的话，我的奉劝 是学物理是一个比想像中困难得多的过程，除了专业上四大力学等高深理论需要花费大量 时间去理解外，在生活中真正想融入这个专业也要耐的住寂寞。一般国内高校较知名的物 理系除了个别师范院校外，大多男女生比例高打7：1到8：1。当然我希望更多的优秀高中 毕业生投入到这个专业中来，因为前面已经说过，学物理的人只有极少数在搞高深的基础 理论和恐怖的高能实验，大多数人在研究凝聚态和光学等倾向于应用的方向，如今交叉学 科领域成果层出不穷，很多地方都是无人开采的金矿。而具备雄厚物理理论基础并从事应 用方向研究的人在这些领域最容易做出成果，成就自己的事业。顺便提一句，研究物理只 会让你的理性思维变得更强，并不会对你感性的一面构成明显伤害，由于国内多年片面的 宣传使得物理学家们有了一种被神化同时又被妖魔化的感觉。其实物理学家也是人，有着 正常人的喜怒哀乐爱恨情仇，有着正常人的一切人性特点，他们是最正常不过的人，只是 由于社会分工的不同使他们走上了探索大自然奥秘来改善人类生活的道路。杨振宁82岁高 龄同样可以娶28岁的妻子新闻正好说明了这一点。 对于高中正在进行中学物理学习的学生，我想告诉你们一个事实，那就是大学物理和 中学物理基本上完全是两回事，中学物理学的好坏可能对你在大学普通物理（理工科任何 专业都要学的物理基础课）力学部分的课程稍微有一点影响，但对于物理学专业来讲，中 学物理的内容可以近似为零忽略不计。如果某位同学因为看了“第一推动丛书”等优秀的 科普读物，或者因为其他原因从而喜欢上探索自然奥秘的基础理论物理的话，如果你仍然 对它有或一样的激情，那么我奉劝你选择物理专业。即使因为4年的专业学习觉得大自然远 远比你想像的神秘从而放弃基础理论转向应用研究方向的话（绝大多数物理专业学生最终 会这样），你毕竟对自然界的规律和各种现象产生的原因有了比别人更深的理解。可是现 实中往往是一些没有或很少有物理专业背景的人却对探索自然奥秘有着火一样的热情，这 样的结果导致这些人成了物理学的民科（民间科学家），使得各个论坛科学版上类似于“ 驳倒相对论，我超越爱因斯坦了……我发现了惊世定律……”等等等等民科的垃圾文章层 出不穷。当然我不是反对民科，他们也许可能在一些应用技术方面能有少许的创新和贡献 ，这些人都是在表面上认识了几个理论物理的词汇却根本不明白它的含义，然后通过整天 的胡思乱想用他们编造出了毫无用处离物理学研究十万八千里的一堆“原理”、“定律” 甚至还有出版社为之出书，这些人不但浪费是在浪费自己的时间，也是在浪费读者的饿时 间，从这上面来看中国的科普工作还任重道远，而物理专业的人才对自然的认识比其它专 业要深刻得多使他们更能胜任这一角色。 附:中国物理学研究机构纵览。 这部分内容主要介绍一下国内物理研究单位的大体情况，希望能对有志向从事物理专 业的高中生高考填报志愿，或者大学物理专业学生考研择校有点参考价值。 这张表是2002年国家对物理学一级学科整体评估得到的排名，我只列出了前八名的单 位，它们基本上代表了中国物理学的最高水平。 学位授予单位代码及名称 排名 得分 80008 中科院物理研究所 1 96.97 10001 北京大学 2 92.64 10284 南京大学 3 90.28 10358 中国科技大学 4 88.08 10246 复旦大学 5 85.60 80140 中科院上海光机所 5 85.60 10003 清华大学 7 82.59 82817 中国工程物理研究院 8 81.37 那么我们先从国内高校中物理系说起。 北京大学理科专业从建国以来一直是全国高校中最好的，物理学当然也不例外。说它 是是全国最好的物理系（学院）毫不过分。北大物理最大的特点是各个二级学科方向都很 强，尤其理论物理领域远远领先于其他高校，其它的几个二级学科方向也在全国位列三甲 ，北大物理一共有理论物理，粒子物理和核物理，凝聚态物理，光学四个国家重点学科， 多位中科院院士再加上首都科教中心的得天独厚优势，北大物理综合实力在未来一段时间 内将仍然能在全国高校中保持领先优势。 南京大学物理系凝聚态物理专业在国内高校中首屈一指，凭借这个优势奠定了他在国 内数一数二物理系（学院）的地位。在这点上很像中科院物理所，在目前物理学界最庞大 最热门的分支确立领先优势也就同时确立了在整个中国物理学领域的领先优势。南大物理 共有理论物理，凝聚态物理，声学，无线电物理四个国家重点学科，其中除凝聚态物理外 和它的声学专业也是全国高校中最强的。如果把天文学纳入物理学领域的话，由于比邻紫 金山天文台，它的天体物理专业在国内更是一枝独秀。 顺便提一句，我大二的时候曾经有幸听到南大物理系冯端院士所做的报告。他与中科 院半导体所的黄昆院士可以并称为中国固体物理学（凝聚态物理学的核心部分）的泰山北 斗。老先生80余岁的高龄面色苍老却依然精神健铄，说话平缓有力，在报告结束后还十分 和蔼认真地回答我这个小辈的问题，学者风范让人肃然起敬。 中国科学技术大学物理专业，光听名字就能大致明白他在物理学界的地位了。由于是 中科院建设的学校，在院系设置上一直奉行“全院办校，所系结合”的方针，中科大是在 全国唯一有两个物理系的高校。物理系以研究凝聚态物理和光学两个大的应用方向为主， 其对应的自然是中科院物理所。它的近代物理系以研究理论物理，粒子物理及核物理，原 子分子物理，等离子物理等理论及实验方向为主，对应过去中科院的近代物理所（现分裂 为北京高能所，兰州近物所和原子能研究院）。科大物理有五个国家重点学科，分别是理 论物理，粒子物理及核物理，凝聚态物理，光学，等离子物理，比北大和南大还要多出一 个，它的近代物理领域一直是全国高校中最强的。 2004年科大年轻的潘建伟教授当选全国十大杰出青年，这在整个中国物理学界是一个 振奋人心的好消息。他在量子纠缠态以及量子信息传输领域的研究成果使中国在该领域一 跃成为世界领先，其意义丝毫不亚于刘翔的奥运金牌。不久前刚刚听过他做报告，给我等 小辈的印象是他态度认真，语气诚恳，看上去更像是一位师兄，然而从他的话语中可以感 受到他谦虚中不乏自信，谨慎中透露着激情，是所有从事科研工作年轻人的典范。也许我 们对潘教授未来唯一的期待就是能为中国带回一枚诺贝尔奖章了。 和南大抓住凝聚态物理一样，复旦大学物理系抓住了物理学的第二大应用领域光学， 从而也奠定了其国内一流物理系的地位。复旦物理有理论物理，凝聚态物理，光学三个国 家重点学科，其中光学领域是全国高校中最强的。大上海难以抗拒的物质诱惑对于基础科 学研究或许是地狱，对于应用科学研究绝对是天堂，这种发展物理应用领域的先天优势是 其他城市的高校所望尘莫及的。 提到复旦物理，不能不提到杨福家院士。他不仅是国内最知名的物理学家之一，而且 由于担任过复旦校长和英国诺丁翰大许校长职务，他对中国教育体制的弊端有着最清醒的 认识，批评常常一针见血，入木三分，颇有李熬的风范。对此人除了钦佩二字别无它法， 如果可以在全国学生范围内选举教育部长，我一定会投他的票。 表中还剩下一所高校清华。清华大学多年稳坐中国高校头把交椅，但其物理学的地位 却与之有些不太相称。大家不要忘了这是因为刚建国不久全国规模的院系调整，很多学校 成为了只有工科没有文理科的院校。与清华情况及其相似的是浙江大学，解放前它们的物 理系可以说是全国最好的两个物理系，曾分别诞生了杨振宁和李政道两位世界华人的骄傲 。院系调整后清华和浙大整个物理系都分别并入了北大和复旦。现在他们的物理系都是短 期内重建的，虽然少了前面四所学校物理专业的深厚基础但他们的发展速度和财政支持是 前面四所高校所望尘莫及的，再加上两位诺贝尔奖得主对母校物理学科的全力支持，在短 期内清华物理和浙大物理很有可能赶超前面四所学校。 以上是中国高校中最好的几个物理系（学院），可以发现它们都集中在北京和华东地 区。对于偌大的中国许多地区有志于从事物理专业的学生来说，都能考上清华北大根本不 切实际，而华东地区那几所高校在许多偏远省份招生很少，物理专业经常只有一两个人， 所以有必要介绍一下全国其他地方几个比较有实力的物理系。我们从北京出发，逆时针在 中国地图上画出一个圈，沿这个方向开始搜索。 华北地区： 北京师范大学物理系有理论物理一个国家重点学科，身为全国最好的师范院校，它在 物理学教学和科研两方面都有着不错的成就，是一个研究物理的好地方。 南开大学物理系（学院）虽然没有他的数学系那么出名但同样人才辈出，在纳米材料 研究领域更是成绩斐然。学校建有现代光学研究所，学校的知名度加上天津市的良好地理 位置，让这里成为一个比较理想的物理学科科研基地。 山东大学物理系改名为物理与微电子学院，从名字中可看出它的主要发展方向。山大 物理近年做出了许多成果，在SCI物理方面的论文排名也是逐年攀升。有凝聚态物理一个国 家重点学科。对于高考竞争异常激烈的山东省来说，这对省内有志学物理的学生也是一个 不错的去处。 另外，山西大学的光学研究也十分了得。 东北地区： 吉林大学物理专业可以说是东北地区唯一比较正规的物理专业，吉大物理有凝聚态物 理和原子分子物理两个国家重点学科，仅次于上述几所高校，并且在理论物理方面，常年 从事核多体研究的吴式枢老院士可能是东北地区唯一一个专业理论物理研究的专家。盲目 的合校对吉大物理的发展并没有造成什么正面影响，而且由于哈尔滨工业大学效仿清华和 浙大的原工科院校努力加强基础学科建设，吉大物理凝聚态专业的很多老师正逐渐向那里 流失。哈工大在原有光学国家重点学科基础上再补充上凝聚态物理的实力，想必前景十分 光明。 西北地区： 由于计划经济时代地区的分工不同，提到东北人们往往会想到重工业，提到大西北人 们就很容易想到国防了，的确就拿西北地区最知名的物理系兰州大学物理科学与技术学院 来说，其专业大都集中在很强的应用技术方向，并且一些专业与于国防需求密不可分，兰 大物理有粒子物理及原子核物理一个国家重点学科，其应用物理专业以核技术方向研究为 主。可以说西部的很多高校培养的毕业生为国家需要一直在作着默默付出而无怨无悔，这 足以令其他地区高校的毕业生深感内疚了。 西南地区： 四川大学物理科学与技术学院在西南地区物理学领域一枝独秀，因为也属于西部地区 ，它的专业方向自然和国防领域有比较强的联系。川大物理有原子分子物理一个国家重点 学科，该学科由来自吉林大学的我国原子分子物理研究创始人苟清泉院士一手创办，并且 这个在领域与位于绵阳的中国工程物理研究院有着长期的合作关系。在学科设置上与兰大 物理多少有些类似，在这点上突出了西部高校物理研究重视应用技术和国防技术的特点。 华南地区： 中山大学物理科学与工程技术学院，光听名字感觉比川大物理和兰大物理更向应用技 术领域迈进了一步，也许不同的是它以研究民用技术为主，而后两者更倾向于军用国防研 究。中山物理有凝聚态物理一个国家重点学科，并且是全国少数拥有光学工程一级学科的 高校，珠江三角洲中国经济龙头的地位在客观上促进了中山大学物理学科基础研究向应用 技术的转化，在整个华南地区中山物理是具有绝对优势的物理专业。 华中地区： 武汉大学物理科学与技术学院在华中地区一直处于领先地位，湖北人天生的聪明才智 对武大物理的建设有着有着很大的帮助，在基础研究和应用研究领域都有着不错的成绩。 同城的华中科技大学在光电子领域全国高校中独占熬头，在此基础上建立了光电子国家实 验室，这对华中地区物理专业的人可以说说是天赐良机，既然物理学已经发展到以应用方 向研究为主的时代，那么在光电子这样的相关高新技术产业领域大展鸿图将是物理学工作 者最有前景的选择。 以上列举了中国高校中实力最靠前十多个物理系，它们基本上都拥有物理学的国家理 科基础人才培养基地（目前全国一共14个）。相对于北京和华东地区几个一流的物理院系 来说，剩下几个的姑且算做中国次一流的物理院系。它们与一流的几个相比在本科教育上 虽有差距但并不很明显，因为本科阶段所学的课程内容和要求程度也大体相当。但到了研 究生阶段，由于科研水平的差距使得研究生教育水平差距变得比较明显，因此对于这些院 校有志向继续从事物理专业深入研究的学生来说，在国内有一个比那些一流物理院系更为 理想的地方，那就是中国科学院。以下篇幅我将重点介绍中国科学院下属的物理及相关领 域研究机构。 学位授予单位代码及名称 排名 得分 80008 中科院物理研究所 1 96.97 10001 北京大学 2 92.64 10284 南京大学 3 90.28 10358 中国科技大学 4 88.08 10246 复旦大学 5 85.60 80140 中科院上海光机所 5 85.60 10003 清华大学 7 82.59 82817 中国工程物理研究院 8 81.37 还是这张表，可以看出中科院两个物理方面研究所，一个以很大优势位居榜首，另一 个与复旦物理并列第五。在中国科学院上百个研究所当中，只有表中的物理所，上海光机 所，北京的高能物理研究所三家单位拥有物理一级学科学位授予权（即在8个二级学科6个 以上方向有素研究），高能所是否参加这次评比我不是很了解。中科院跟高校科研相比的 特点是分工明确，经常只此一家。各个研究所研究领域都比较狭窄，但几乎各个所在自己 的研究领域都是国内最权威的。相比高校中科院的科研更加专业化，对国家战略意义更大 。 北京的中科院物理所在五，六十年代曾被称作应用物理研究所，从名字的变化可以看 出物理学重心从基础探索到应用研究的转移，这也是全世界物理学的发展趋势。物理所研 究的主要方向毫无疑问就是凝聚态物理学，并且这个领域在国内遥遥领先，在其他方向的 研究也基本上都与凝聚态直接相关。凭借在物理学最大分支方向上世界水平的研究，不仅 使它在国内物理学界独占鳌头，在整个中科院研究所中科研实力也是数一数二，曾经在赵 忠贤院士领导下在超导领域做出世界领先的成果。刚刚建成的凝聚态物理国家实验室几乎 全部依托在这里。中国物理学会也正是挂靠在这里，在今年世界物理年国内的一系列活动 中，物理所自然成为发起者和主要组织者。 中科院上海光机所是国内激光领域的绝对权威，正因为这点使得其光学基础与应用领 域在国内处于领先地位，前面说过光学是物理学目前的第二大分支，并且由于激光器的发 明使得光学成为物理学最早步入大规模应用领域的方向，因此在物理一级学科排名能进全 国第五，中科院第二。上光所在中科院内被划归到技术科学部，从这点可以看出国内已经 把光学领域看作又一个以应用技术研究为主方向了。上光所04年一共招收了78名研究生， 其中只有9人今后从事基础光学研究方向，其余均从事光学工程和材料学方向。目前光学工 程逐渐成为近期继电子科学技术之后又一个从物理学独立出去的一级学科，只是完全独立 发展还有待成熟。上光所的光学工程一级学科排名仅次于清华大学列全国第二位。 中科院高能物理研究所是国内唯一的一家从事基本粒子实验及其相关研究的机构，建 有国内最先进的世界水平加速器——北京正负电子对撞机，它代表了整个中国的高能物理 研究水平。其前身是中科院（近代）物理研究所（又一次看出物理学重心从基础探索向应 用研究的转移），后来该所基础研究部分分离出来成立了高能所，核能研究部分成为了现 隶属于核工业部的原子能研究院。几乎同时建成的中科院上海原子核研究所（现改名为上 海应用物理研究所）和中科院兰州近代物理研究所（以研究重元素离子为主）或许和它有 些渊源。由于前面讲过高能物理到了一个瓶颈阶段，因此高能所通过对加速器的改造令其 发挥同步辐射光源功能，从而重心逐渐从试验物理向应用物理转移。 中科院理论物理研究所可以称作是中国的普林斯顿高等研究院，其中会聚了中国理论 物理研究的精英力量。它也可能是中科院规模最小的研究所，和院士占研究员比的例最高 的研究所，其中最出名的当属何祚休院士了。所内近一半的人研究基础理论方向，在这个 探索自然最深层次的领域，这少数的精英很可能还是国内绝大部分的研究力量。另一半人 作是应用理论研究，前面已经讲过这是从事理论物理的大多数人的研究方向，目前在交叉 学科理论的研究前景非常被看好。 中科院北京半导体研究所的成立验证了电子科技领域发展壮大到从物理学中独立的过 程，有著名的黄昆院士坐阵，北半所实力可见一斑。它隶属于中科院技术科学部，在半导 体领域国内一枝独秀，并成为中国光电领域的一个重要力量。 中科院武汉物理与数学研究所中研究物理领域的部分主要从事原子分子物理研究，在 这个领域全国领先，并与上海光机所共同组成了中科院冷原子与量子频标中心。 中科院合肥物质科学研究院下属有安徽光机所，等离子体物理研究所，和固体物理研 究所。其中安光所主要研究大气光学方向，应用意义很明显。后两者规模相对比较小，固 体所也是中科院内一个重要的凝聚态物理研究点。三个研究所位于合肥市的科学岛上，与 中国科技大学同城，交流十分频繁，他们构成了中科院规模仅次于京沪两地的一个研究基 地。 其他与光学应用技术相关的中科院研究所还有长春光机与物理研究所，西安光机所， 成都光电所，上海技术物理研究所等等。其中长光所是中国最早的光学研究所，是以上各 个光学领域研究所的发源地。它的激光物理部分分出到上海建立了现在的上海光机所，研 究瞬态光学的部分组建了西安光机所，光电技术部分成立了成都光电所，红外线遥感领域 形成了现在的上海技物所。长光所目前集中于对民用光学领域以及固体发光材料（合并的 原长春物理所主要研究领域）的研究，是中科院规模最大的研究所。连同以上几个研究所 名义上组建了中科院光电研究院，有意主导中国光电产业的发展。 以上列举了中国科学院物理及其相关方向的研究所，在表中与一个单位还没有介绍。 中国工程物理研究院俗称九院，也许很多人对这个名字都不太熟悉，但提起原子弹和氢弹 的研究，提起邓嫁先、于敏、等两弹一星元勋的话，相信很多人会对这个单位肃然起敬了 。现在九院在京沪等第都有自己的研究所。由于是国家单独编制，事关国防研究的机密， 我自然对它无法有更多了解，只知道九院地处于四川绵阳，或许长虹集团和它有些渊源。 顺便补充点关于研究物理的人今后可能大量涌入的高新技术产业——中国光电产业的 个人一些看法。在电子产业发展十分成熟的时候，光子产业已经悄然兴起。连电子之间的 相互作用都要靠光子传播，光子很可能是所有信息和能量最终载体了。21世纪是将是光子 的世纪，光电时代大有取代电子时代的希望主宰整个信息产业。光与物质（主要是电子） 相互作用是人类科技永恒的主题，这个产业将来会吸引很多凝聚态物理和光学专业的学生 。 目前国内很多城市在争当中国光电产业的中心，其中其以武汉和长春两地竞争尤为激 烈，都先后打出了“中国光谷”的口号。从我个人观点来看，如果不算北京话，上海市是 中国最具有发展光电产业的潜力和条件的地方。武汉主要依靠刚刚在华中科技大学建立的 光电国家实验室，以及武汉大学和武汉物数等一些科研力量；长春主要依靠长春光机所光 学技术方面的优势，以及吉林大学和长春应化所的科研力量。从实力分析二者确实旗鼓相 当，但相比上海地区，中科院下属的上海光机所，上海技物所，上海微系统所都是在光电 技术方面国内非常领先的研究机构，再加上复旦大学和上海交大的科研实力，而且在上海 应物所要建成国内最先进的饿同步辐射装置“上海光源”，这些都是武汉和长春两地所无 法企及的。而在最关键的资金投入方面，上海的经济实力更是可以傲视全国。也许上海人 的精明就表现在这里，不喊口号，却默默将西部几个区建设成高科技产业集中地，吸引着 无数人才来这里奋斗。 PS： 本来想写点东西为世界物理年做一下宣传，更正一下公众对物理学的误解，不想越写 越长，一发而不可收拾，简直快成一个调查报告了，哈哈。十分感谢您从头能看到这里。 由于都是我个人的观点，错误和疏忽一定不少，希望您能提供一些宝贵的修改和补充意见 ，好让咱们干脆完善这个“调查报告”。也许光凭这一篇文章根本不足以反映中国物理的 一些现状，但至少在咱们共同努力下能让看到这帖子的网友理解学物理的意义，理解中国 物理工作者所从事的工作，后面关于中国物理研究机构的信息能对高考和考研的学弟学妹 们有点小帮助，这就足够了：） 2003年快放暑假的时候，我刚学完本科量子力学课程，对那一堆莫名其妙的概念简直 一头雾水，于是当时一激动图个搞笑，把正流行的周杰仑那首《爱在西元前》歌词给改了 ，不想发到网上以后竟然流传到了很多学校的BBS上，甚至都有人给唱出来并做成了FLASH 。看来这些歌词多少引起些同行的共鸣。现稍加改动再送给大家休闲一下。 《爱在量子前》 普朗克先生将黑体辐射公式作改变，宣告量子力学诞生距今已一百又零五年。薛定谔 方程，天才的灵光一现，用德布罗意波写出物理学光辉顶点。对易，表象，守恒，自旋， 是谁的发现？喜欢在光谱中你只属于我的那条线。经过丹麦玻尔研究院，我以大师之名许 愿，思念像海森堡矩阵般地蔓延。当波函数只剩下测不准语言，几率就成了永垂不朽的诗 篇。我给你的爱是轨道加自旋深埋到每一个原子的里面，隔一个世纪再一次发现泡利不相 容原理依然清晰可见。我给你的爱是轨道加自旋渗透到每一个原子的里面，用狄拉克符号 刻下了永远那一宏观确定的经典不会再重演。我感到很疲倦，能级低的好可怜，害怕再也 不能跃迁到你身边…… 一晃到研究生课程阶段了，发现对所学的专业课又是一头雾水，郁闷中又一次重操旧 业，在教室里哼哼着又把去年很流行的那首《孤单北半球》给改了，这次绝对是随贴首发 。因为歌本身很好听，改完词唱一下发现效果还不错：） 《孤单光量子》 用我的能量帮助你跃迁，看你把激发能级填满。我，看见真空态在闪，听湮灭对产生 说要勇敢。别看我们在宇宙的两端，把我的波矢汇成一线，飞，用光速飞到你面前，让你 能看到粒子边有反粒子做伴。少了我的频率来共振你习不习惯，你的QED解不出我光量子的 孤单，波函数的模方绕原子核来回旋转，我会耐心地等，随时冲到你身边。少了我的能量 来吸收你习不习惯，你的费曼图画不出我光量子的孤单，空间再远两颗粒子也能叠加相干 ，融入你的瞬间，我的生命化做你的一半…… [ Last edited by bird007 on 2005-12-7 at 09:50 ] |
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