物理学-保研中科大

我高中物理其实挺一般的,能考上985纯属各科均衡发展的结果。

入学的时候,分数刚好够物理系的录取线,我自己都吓了一跳。当时心里还挺忐忑的——物理系的都是大神,我这个水平能跟上吗?

后来发现,真的很难。物理系的课比想象中难太多了——高等数学、线性代数、力学、热学、电磁学……每一门都是硬骨头。

大一的均绩只有3.1,排专业中等。那段时间我很焦虑,觉得自己不适合学物理。

后来慢慢摸索出学习方法,成绩才提上来。大三结束的时候,我的GPA升到了3.82,排专业前5%,最终保研到了中科大物理学院。

物理的核心

很多人觉得物理学就是公式和计算。

错了。

物理学真正的核心是理解物理图像。什么是物理图像?就是在你脑子里形成一个清晰的画面——电子怎么运动、电磁场怎么分布、量子态怎么演化……当你能够”看到”这些过程的时候,公式就不需要死记硬背了,因为你知道自己要算什么。

我举个简单的例子。电磁学里有个安培环路定理,说的是”磁场沿闭合曲线的环路积分等于穿过这个曲线的电流乘以μ₀”。

如果你只是背公式,你会发现题目稍微变一下就不会做了。但如果你理解了”环路积分相当于把磁场分量沿着回路加起来”这个物理图像,你就会知道,安培环路定理的本质是”电流产生磁场”,不同的电流分布会产生不同形状的磁场。

理解物理图像,比刷题重要一百倍。

大一的迷茫

说实话,大一上学期我不太适应大学的节奏。

课多、作业多、节奏快,每天都在赶DDL。期末成绩出来,均绩才3.1。

那个寒假我认真反思了一下。发现问题不是智商,是方法——我还没学会大学的学习方式。

高中物理靠刷题就能考高分,大学物理完全不一样。题目变活了,概念变深了,需要真正理解才能做出来。

大一下学期,我调整了策略。

课前预习。每次上课前把教材看一遍,把不懂的地方标出来。这样听课的时候有针对性,效率高很多。

课后立刻复习。下课后趁热打铁,把老师讲的内容消化一遍。这个习惯坚持下来,效果很明显。

作业独立完成。物理学的作业题有很多技巧,不自己思考是做不出来的。抄答案只能骗自己,考试的时候原形毕露。

期末我的均绩升到了3.4,排专业前40%。这个进步给了我信心。

四大力学:最难啃的骨头

物理学专业的核心课有:四大力学(理论力学、热力学与统计物理、电动力学、量子力学)、固体物理、数学物理方法、实验物理等。

这些课里,量子力学是最难的——概念抽象、数学复杂,很多东西理解起来很吃力。

我记得第一次上量子力学课的时候,老师讲”波函数”的概念,我完全懵了。波函数到底是什么?为什么用复数表示?为什么观测会导致波函数坍缩?

下课后我去找老师问问题,老师说:“量子力学就是这样,很多概念跟直觉相悖。你先接受它,慢慢就理解了。”

后来我找了大量的参考书:曾谨言的《量子力学》、朗道的《量子力学》、Dirac的《量子力学原理》……多本书对照着看,能从不同角度理解同一个概念。

电动力学也很难,麦克斯韦方程组的物理意义和数学推导都需要下功夫。我找了MIT的网课对照着学,那个教授讲得很好,把复杂的数学推导讲得通俗易懂。

理论力学相对好一些,但分析力学的部分也很难。拉格朗日方程、哈密顿方程……这些新的数学形式需要时间适应。

热力学与统计物理则需要建立新的思维方式——从微观到宏观,从个体到统计,很多概念需要反复琢磨。

总结一下:四大力学,每一门都需要大量的时间和精力。提前做好心理准备,不要想着临时抱佛脚。

英语的教训

英语是我花时间最多的科目之一。

四级我一次性过了,595分。这个分数还不错,让我有点飘。

后来六级考试给了我当头一棒——第一次只考了470分,听力和阅读都拉胯。那次考试的阅读文章特别长,有好几道题我都是靠蒙的。

痛定思痛,我花了两个月时间专门补短板。

听力方面,每天早上听半小时VOA,晚上做一套真题。慢慢地,听力从150分提高到了180分。

阅读方面,每天读两篇英文物理文献,把不认识的单词记下来。这不仅提高了阅读能力,还为以后看英文论文打下了基础。

第二次六级,我考了548分。终于过了,但分数仍然不高。后来我又考了一次,572分。这个分数够用了。

**物理方向对英语的要求主要是读文献、做项目,英语阅读能力比口语更重要。**等你需要做学术报告的时候,再练口语也来得及。

第一次进实验室

保研面试中,科研经历很重要。

我大二下学期进了实验室,跟着导师做”凝聚态物理”方向的课题。

一开始我只是打杂——整理文献、打扫实验室、帮师兄师姐跑数据。但慢慢地,导师开始让我独立负责一些小任务。

记得第一次独立做实验的时候,我紧张得要命。那是一个关于”拓扑绝缘体的制备与表征”的项目,我负责用磁控溅射方法生长薄膜。

磁控溅射的操作很复杂,需要控制真空度、气体流量、溅射功率等多个参数。第一次操作的时候,我不小心把参数设错了,差点把靶材烧坏。

师兄赶紧过来帮我调整参数,一边操作一边跟我讲:“这个设备很娇贵,参数设错了会出大问题。以后操作之前一定要检查三遍。”

从那之后,我养成了仔细检查的习惯,再也没出过类似的问题。

这段经历让我学到了很多:真空技术、表面表征方法、科研论文写作。虽然最后没有发论文,但这段经历为我后来的面试加分不少。

竞赛:物理实验竞赛

物理专业的竞赛主要有:全国大学生物理实验竞赛、全国大学生数学竞赛、挑战杯等。

我参加了全国大学生物理实验竞赛,拿了二等奖。

比赛分为初赛和决赛,初赛是方案设计,决赛是实际操作。我负责的是”迈克耳孙干涉仪测量光速”这个实验,从方案设计到实际操作花了两个月时间。

备赛的那段时间,我几乎每天都在实验室。干涉仪的光路调节很敏感,稍微动一下就要重新调整。有一次我调了两天,光路还是不对,急得差点哭出来。

后来师兄过来帮我分析问题,发现是分光镜的角度有偏差。调整之后,光路一下子就好了。

比赛那天,我发挥得还算稳定。操作部分顺利完成,答辩的时候回答得也比较流利。

最后拿了二等奖,有点遗憾,但已经很满足了。

这个比赛锻炼了我的实验技能和团队协作能力。比赛结束后,我的实验报告写作能力也提升了不少。

我还参加了全国大学生数学竞赛,拿了省一等奖。物理系的数学基础很重要,这个比赛能帮你巩固微积分和线性代数。

第一次写论文

大三下学期,我又参与了一个新项目,关于”二维材料的电学性质调控”。

这次项目进展很顺利。师兄带着我做实验,我从中学到了很多新的实验技能。

最后这个项目发了SCI论文一篇,我也是作者之一。这是我第一次在学术期刊上发表论文,特别激动。

写论文的过程很煎熬。我的英文写作不好,第一稿被导师改得面目全非。

但正是这种训练,让我的学术写作能力提升很快。后来保研面试的时候,面试官专门问了这篇论文的内容,我回答得很详细。

做科研最重要的是学会记录和总结。实验数据要及时整理,问题要及时分析,文献要及时阅读。

夏令营申请

大三下学期,我开始申请夏令营。

中科大物理学院每年暑假都有夏令营,优秀营员可以免面试直接录取。每年报名的人都很多,竞争很激烈。

申请材料包括:成绩单、排名证明、个人简历、个人陈述、两封推荐信。

个人简历我改了十几版,力求简洁大方、重点突出。把成绩排名、英语成绩、科研项目、竞赛获奖都列了上去。

个人陈述我主要写了三部分:1)我对物理的理解和学术兴趣;2)我的科研经历和项目经验;3)我为什么选择中科大。

大三下学期的四月份,中科大夏令营名单公布了。

我记得那天晚上,我正在实验室帮师兄做实验。同学发来消息说名单出了,我赶紧掏出手机刷。

看到自己名字的那一刻,愣了好几秒。然后跟师兄说了一声,飞奔回宿舍给家里打电话。

我妈在电话那头哭了。我爸在旁边说:“别哭别哭,这是好事。“结果他自己的声音也在抖。

夏令营的三天

中科大物理学院的夏令营为期三天。

第一天是开营仪式和实验室参观。我第一次走进中科大校园,被浓厚的学术氛围吸引了。

中科大的物理实验室条件真的很好,有很多先进的仪器设备。我第一次见到STM(扫描隧道显微镜),特别震撼。

晚上我给家里发了很长一条消息,跟他们分享今天的经历。我爸回复说:“好好珍惜这个机会,以后就在这里读书。”

那天晚上我失眠了,想了很多——如果能来这里读书,该多好。

第二天是笔试和面试。笔试考的是普通物理和数学物理方法,难度比期末考试大一些,但都在范围内。

面试是英文自我介绍+专业问题+综合问题。我把之前做的项目从头到尾梳理了一遍,回答得还算顺利。

面试结束后,我感觉还不错。几个专业问题我都答上来了,综合问题问的是我的兴趣爱好和未来规划,我也回答得很自然。

第三天是导师见面会。我跟目标导师聊了半小时,他对我的项目经历比较感兴趣,问了一些技术细节。我一一作答,气氛还不错。

临走的时候,导师说:“你的基础不错,欢迎来中科大。”

一周后,夏令营结果公布了——我拿到了”优秀营员”资格。

预推免的小插曲

拿到优秀营员之后,我本打算直接躺平。但为了保险,又参加了北大物理学院和清华物理系的预推免。

北大的面试很难,问了很多固体物理和量子力学的问题。有一个关于”拓扑绝缘体表面态”的问题我没答上来,面试官的表情有点失望。

最后没进,有点失落,但也在意料之中。

清华的面试相对温和,但竞争也很激烈。面试官问的都是基础问题,我回答得还不错。但最后也没进。

不过没关系,我已经拿到了中科大的offer,心里很踏实。

最终我选择了中科大。中科大物理学院在凝聚态物理方向是国际顶尖的,而且导师的研究方向我很感兴趣。

现在想想,当初选择中科大是对的。虽然没去成清北,但中科大的平台和资源已经足够好了。


过来人的几点建议

物理这条路不好走,有些经验想分享给大家。

基础要扎实

四大力学是物理学的核心,每一个概念都要真正理解。不要死记公式,要理解公式背后的物理意义。想象自己在跟一个物理现象”对话”,问它”你为什么这样运动”。

多读参考书

同一门课,多看几本参考书会有不同的收获。曾谨言、朗道、Dirac的书我都看过,每本书的讲解角度不一样,对理解很有帮助。书读百遍,其义自见。

早点进实验室

科研能力需要时间培养,大二就可以开始联系导师进实验室了。不要怕自己什么都不会,师兄师姐都是这么过来的。从打杂开始,慢慢承担更多任务。

竞赛是加分项

全国大学生物理实验竞赛、数学竞赛……这些比赛能锻炼你的能力,也能在保研面试中加分。拿不拿奖不重要,参与的过程本身就是学习。

英语要持续学习

物理学术论文都是英文的,英语阅读能力很重要。六级尽量考高一点,有余力的话学学学术英语。等你需要读英文论文的时候,你会感谢自己。

心态要稳

物理学习会遇到很多挫折——题目做不出来、实验失败、论文被拒……这些都是正常的。遇到困难的时候,告诉自己:这是学习的一部分,坚持下去就会有突破。



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理解物理图像,而不是死记公式;思考问题的本质,而不是追求技巧;坚持不放弃,才能走到终点。

愿每一个在路上的物理人,都能找到自己的星辰大海。

加油!