寫在上面
為彌補目前網(wǎng)路上關(guān)于學(xué)院專業(yè)的優(yōu)質(zhì)信息空白，集智社群從北大、北大、上交、北師、人大、央財?shù)软敿墝W(xué)府招募了五十余人次的在讀大專生、研究生，從自身的學(xué)習(xí)經(jīng)歷出發(fā)，推出這套文章，帶小學(xué)生了解不同的學(xué)院專業(yè)。
本文作者：陳鯤羽，復(fù)旦學(xué)院化學(xué)系專科結(jié)業(yè)，工程化學(xué)系博士在讀
黑洞藝術(shù)想像圖。不知有多少人對化學(xué)學(xué)的興趣是源于小時候見到的關(guān)于宇宙、天體的美妙場景呢？
目錄關(guān)于數(shù)學(xué)學(xué)學(xué)科的知識結(jié)構(gòu)專業(yè)前景專業(yè)的文化氣氛關(guān)于數(shù)學(xué)學(xué)
本篇文章中的“物理學(xué)”指的是教育部《普通高等中學(xué)專科專業(yè)目錄》中“理學(xué)（07）”下的“物理學(xué)類”，包含“物理學(xué)（）”，“應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)（）”，“核化學(xué)（）”三個細(xì)分專業(yè)。
大多數(shù)朋友對化學(xué)學(xué)的興趣都起源于各種懸疑作品，這種小說或影視作品中的化學(xué)學(xué)家常常兼顧先哲與發(fā)明家兩重身分。身為先哲的化學(xué)學(xué)家才能洞察變化無端的世界背后不為別人所知的真實，身為發(fā)明家的化學(xué)學(xué)家則通過理論與工程知識實現(xiàn)大威力裝備或時空穿越那樣的奇跡。
這些印象與真實的化學(xué)學(xué)家相比自然有所夸張，但也并非空穴來風(fēng)。數(shù)學(xué)學(xué)脫胎于物理作為萬物本質(zhì)的信念，以理想模型這些實際上并不存在的東西作為骨架，對世界作出解釋與預(yù)言。嚴(yán)格來說，化學(xué)學(xué)家們所偏好的研究對象都是些并不真實存在的東西：世上沒有絕對光滑的平面，完美的質(zhì)量點，完全均勻的連續(xù)流體；但那些實際上并不存在的東西與一代代化學(xué)學(xué)家們巧妙地搭建出的物理理論結(jié)合上去，卻可以實現(xiàn)對我們身邊的世界的近乎完美的預(yù)測。以這種預(yù)測為基礎(chǔ)，人類搭建了自工業(yè)革命起到現(xiàn)在信息時代的科技大樓，覆蓋了生活的方方面面。
圖為實驗室中搭建的激光光路，激光作為上世紀(jì)的一項重要發(fā)明，是當(dāng)代數(shù)學(xué)學(xué)研究中最常用的工具之一
回溯數(shù)學(xué)學(xué)的歷史，理論的進(jìn)展促使化學(xué)學(xué)家們得以從知識的邊界提取出新的理想模型，而實驗技術(shù)則為我們從自然之中盡可能將這種理想模型創(chuàng)造下來，把這些本來不可感知的性質(zhì)變?yōu)榭吹靡娒玫降默F(xiàn)象。
為抽取出純粹的光，化學(xué)學(xué)家們在暗室中進(jìn)行實驗，棱鏡與光柵將光的波長這些難以直接檢測的東西變?yōu)槿菀讬z測的角度；為獲得純粹的電子或質(zhì)子束，化學(xué)學(xué)家們使用磁場濾除其它雜質(zhì)，而可吸收這種粒子的電容板將比毛發(fā)絲還細(xì)無數(shù)倍的基本粒子變?yōu)榭梢栽谑静ㄆ魃嫌^測的波形。
事實上，現(xiàn)在的化學(xué)學(xué)家們?nèi)匀辉谧鲋c上世紀(jì)的高手們區(qū)別不大的工作：實驗化學(xué)學(xué)家設(shè)計、校正儀器，希望將此前未能飄忽的東西轉(zhuǎn)化為顯示屏上可以理解的圖表和曲線；理論化學(xué)學(xué)家調(diào)整模型的背景，進(jìn)行復(fù)雜的物理估算，讓這些并不存在的理想模型一步步向復(fù)雜得多的現(xiàn)實靠攏。
在“上帝粒子”、“人造太陽”、“量子計算機”這些看上去新奇炫目的名詞背后，縱然有著懸疑小說中那樣的靈光一現(xiàn)，但更多的是對一行行公式的反復(fù)推論，對線路復(fù)雜，bug頻出的儀器的不斷改進(jìn)。
學(xué)科的知識結(jié)構(gòu)1.大專課程體系
各高校的培養(yǎng)方案圓通識類課程與公共課不盡相同，如北大化學(xué)系就要求中學(xué)生必修起碼3學(xué)分的生物課與起碼4學(xué)分的物理課，而其它中學(xué)的學(xué)分要求可能與之略有出入。但專業(yè)課程的安排整體上都是類似的，根據(jù)知識深度遞增大概可分為
數(shù)理基礎(chǔ)課：一般在大一一年學(xué)完。這種課程更接近在中學(xué)已有的物理與化學(xué)知識上的拓展，都是使用既有的物理工具解決簡單的數(shù)學(xué)問題。中學(xué)時是使用代數(shù)等式做受力剖析，此時是使用微積分求解略微復(fù)雜一些的運動與場。這部份課程包含
核心專業(yè)課：課程分布在大二、大三五年，若學(xué)有余力或希望在大專接觸科研也可以提早選課或自學(xué)。這種課程是最簡單的理論化學(xué)與其物理基礎(chǔ)，后續(xù)無論是進(jìn)行理論研究、實驗研究，或是步入交叉學(xué)科，都須要以這種課程中的知識為基礎(chǔ)。
此前那個使用物理工具求解生活中的簡單模型的真實感在這一階段被更理論化的具象思維所替代，對中學(xué)生的思維能力與物理水平也有較高的要求。這部份課程包含
按細(xì)分方向的必修課：這種必修課的內(nèi)容或是為接觸科研前沿做鋪墊，或是本身就早已接近科研前沿，課上一般同時有專科生和研究生。這部份課程包含
其中數(shù)理基礎(chǔ)課和核心專業(yè)課程都屬于選修內(nèi)容，而后續(xù)的必修課程則與各種細(xì)分的專業(yè)方向相關(guān)。如匯聚態(tài)化學(xué)方向需學(xué)習(xí)固體化學(xué)、量子統(tǒng)計數(shù)學(xué)，一般也須要學(xué)習(xí)拓?fù)鋵W(xué)；高能化學(xué)方向需學(xué)習(xí)粒子化學(xué)、量子場論，高等量子力學(xué)等。
部份高校會在化學(xué)系下設(shè)置“應(yīng)用化學(xué)”專業(yè)，這一專業(yè)的培養(yǎng)方案在部份高校與數(shù)學(xué)學(xué)專業(yè)基本完全相同，區(qū)別只彰顯在保研新政上；另一部份高校的應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)則會設(shè)置更少的數(shù)理基礎(chǔ)課程與更多的材料學(xué)課程，知識體系整體上更接近材料學(xué)，需慎重選擇。
2.數(shù)學(xué)學(xué)專業(yè)下的細(xì)分方向
數(shù)學(xué)學(xué)內(nèi)部的細(xì)分方向相當(dāng)之多清華大學(xué)物理系招生條件，其中最主干的方向包括
匯聚態(tài)化學(xué)：主要研究各類超導(dǎo)、超流、量子簡并態(tài)，從數(shù)K到μK以下的高溫系統(tǒng)表現(xiàn)出的電磁學(xué)、光學(xué)性質(zhì)等。科普文章中常見的“拓?fù)浣^緣體”、“量子霍爾效應(yīng)”、“約瑟夫森結(jié)”等屬于這一方向的研究對象
高能化學(xué)：主要使用粒子對撞機研究各類基本粒子在甚高能量下的行為與數(shù)學(xué)規(guī)律，其能量若用體溫表現(xiàn)可高達(dá)數(shù)十萬億億度。科普文章中常見的“上帝粒子”、“夸克膠子等離子體”、“標(biāo)準(zhǔn)模型”等屬于這一方向的研究對象。
核化學(xué)：主要研究原子核相關(guān)的數(shù)學(xué)與其在核反應(yīng)中表現(xiàn)出的性質(zhì)，如原子核內(nèi)部質(zhì)子與中子類似物理中價層電子的軌道排布，核穩(wěn)定性等。其關(guān)注方向與核工程、核聚變都有較大區(qū)別，更多屬于核技術(shù)這一門類，科普文章中常見的“重離子束”，“穩(wěn)定島”等屬于這一方向的研究對象。
原子與分子化學(xué)：主要研究高溫下原子分子與光的互相作用。科普文章中常見的“冷原子技術(shù)”，“激光冷卻”等屬于這一方向的研究對象。
等離子體化學(xué)：基本上是一門與實現(xiàn)可控核聚變的研究伴生的學(xué)科，與激光技術(shù)、芯片蝕刻等也有交叉。科普文章中常見的“磁約束聚變”、“慣性約束聚變”、“激光粒子加速”等屬于這一方向的研究對象。
天體化學(xué)：研究對象基本上是月球之外的一切，從行星大氣到系外行星探求，從星體波譜到黑洞吸積盤，再到宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)與大爆燃理論都屬于天體化學(xué)的研究范疇。科普文章中一切與“天體”、“地外”相關(guān)的詞匯都屬于這一方向的研究對象。
這六個方向是化學(xué)學(xué)之下的細(xì)分方向中最主要的幾個，在這種方向之外還有聲學(xué)、光學(xué)等較傳統(tǒng)的方向，以及生物化學(xué)、數(shù)學(xué)化學(xué)等交叉學(xué)科方向，因規(guī)模相對較小清華大學(xué)物理系招生條件，在此不再贅言。
3.交叉學(xué)科
數(shù)學(xué)學(xué)基本上與所有理工類專業(yè)都有交叉，任何一個理工類專業(yè)的理論實際上都是為處理一類特定問題而優(yōu)化過的數(shù)學(xué)學(xué)理論。物理熱力學(xué)中的理論內(nèi)容與統(tǒng)計熱學(xué)基本相同，量子信息與量子估算的研究中所用到的數(shù)學(xué)學(xué)知識與匯聚態(tài)化學(xué)重合范圍很大，金融學(xué)模型的思路核心經(jīng)常與統(tǒng)計數(shù)學(xué)模型或流體模型相關(guān)，與芯片制造相關(guān)的研究中也常常須要用到等離子體化學(xué)的專業(yè)內(nèi)容。
很難總結(jié)出化學(xué)學(xué)的交叉學(xué)科列表，原則上一個優(yōu)秀的數(shù)學(xué)系結(jié)業(yè)生可以在一段時間的補習(xí)后勝任大多數(shù)學(xué)科的理論研究。
4.閑談：化學(xué)學(xué)與物理
中學(xué)生常常會有“物理學(xué)就是物理的應(yīng)用”一類想法，覺得學(xué)好物理就可以學(xué)好化學(xué)學(xué)。實際上，相比于理論模型中的各類物理，化學(xué)學(xué)所關(guān)注的更多是對理論的理解本身。物理中不存在時間、空間與質(zhì)量，只會給出幾個實數(shù)和它們的運算規(guī)則，而對時間空間等概念的理解僅存在于數(shù)學(xué)學(xué)中——如果重要的僅僅是物理的話，這么為何我們不能把質(zhì)量規(guī)定成復(fù)數(shù)呢？
物理家自然有能力給出一套兼容復(fù)數(shù)質(zhì)量的理論模型，但解釋為何實數(shù)質(zhì)量就足夠描述現(xiàn)實世界則是物理家所不可能完成的任務(wù)，這是化學(xué)學(xué)家所要思索的問題。
專業(yè)前景1.大專生結(jié)業(yè)去向
化學(xué)系專科的培養(yǎng)方案整體上并不支持專科就業(yè)。換言之，倘若從數(shù)學(xué)專業(yè)大專結(jié)業(yè)時既沒有申請到合適的研究生項目，也沒提早規(guī)劃好轉(zhuǎn)前路線，還會深陷在沒有任何職業(yè)技能的情況下被推入就業(yè)市場的難堪窘境——實際上真正與數(shù)學(xué)系專科結(jié)業(yè)生專業(yè)對口的工作崗位只有教育行業(yè)，也就是去學(xué)校或教育機構(gòu)教數(shù)學(xué)。
全省一流院校的結(jié)業(yè)生中，大多數(shù)還會選擇繼續(xù)深造，直接就業(yè)的比列通常在20%或更低，一般對應(yīng)的也是提早規(guī)劃好轉(zhuǎn)行路徑后就業(yè)的情況。
繼續(xù)深造的去向是出國+國外（保研/考研），在疫情之前各高校出國讀研的比列在20%~30%區(qū)間，日本是主要的出國目的地。國外讀研的選擇受推研新政影響，這一檔的中學(xué)中，結(jié)業(yè)成績在前50%的中學(xué)生基本都可以領(lǐng)到推研資格，部份高校的推研資格甚至可以給到70%~80%。只有推研失敗或希望選擇的專業(yè)與專科專業(yè)跨徑太大時才須要加入考研大軍。
在研究生階段繼續(xù)選擇化學(xué)方向的結(jié)業(yè)生并不多，大部份就會轉(zhuǎn)成與化學(xué)專業(yè)相關(guān)的其它方向（如偏理論的計算機科學(xué)、生物化學(xué)、信息化學(xué)等交叉學(xué)科）。在研究生結(jié)業(yè)后也會根據(jù)這種方向就業(yè)。
對一流水平之下的，大部份985及較為強勢的211高校的專科結(jié)業(yè)生而言，選擇繼續(xù)深造的比列一直相對較高，一般可以過半。但因為出國的難度明顯提高，推研資格要求的成績也愈加嚴(yán)酷，部份高校甚至要求成績前20%。
在這一背景下，加入考研大軍是大部份結(jié)業(yè)生的命運，此時提早規(guī)劃好轉(zhuǎn)行方向并作出打算就變得尤為重要。而若能在研究生階段步入與上一類分校結(jié)業(yè)生類似的高校與方向，后續(xù)出路便不會有太大差別。
2.學(xué)術(shù)與業(yè)界
若在碩士、博士時仍然選擇數(shù)學(xué)方向，這么在結(jié)業(yè)后須要做一次是否堅持科研的選擇。因國外外各種科研崗位都高度飽和，選擇繼續(xù)學(xué)術(shù)理想通常意味著長時間的激烈競爭與在非升即走制度下能夠留到最后的問題，因而大多數(shù)結(jié)業(yè)生都不會走學(xué)術(shù)路線。較為常見的路徑包括
改行步入計算機、金融一類行業(yè)：因為數(shù)學(xué)系出身的碩士、博士一般有較好的數(shù)理基礎(chǔ)，在一段時間的補習(xí)（如刷）與實習(xí)后，這類改行一般并不困難
選聘步入政府部門：具體待遇視各中學(xué)新政而定，專業(yè)背景在此時不這么重要
依托專業(yè)知識步入業(yè)界：這是最常見的出路，化學(xué)專業(yè)的研究生在學(xué)習(xí)期間會把相當(dāng)多的精力投入各種軟硬件的設(shè)計、搭建、調(diào)試中，因而會形成好多外行人看上去無法想像的專業(yè)對口。以筆者個人經(jīng)驗舉例，低溫等離子體實驗方向的結(jié)業(yè)生可以去做微波元件或手動駕駛，而對外行人來說這樣的“專業(yè)對口”是完全沒法理解的。
專業(yè)的文化氣氛
作為課程難度較高的理論學(xué)科，化學(xué)學(xué)專業(yè)的中學(xué)生在大專期間基本都須要在學(xué)習(xí)上飽含較多精力，換言之“內(nèi)卷”的程度較高。但這些壓力較大的氣氛換來的是中學(xué)生們扎實的數(shù)理基礎(chǔ)以及各種交叉學(xué)科對結(jié)業(yè)生的歡迎，是否值得取決于個人判定。
