مطالعه فیزیک در دانشگاه انتخاب سختی است. مخصوصا در شرایطی که کسر بسیار کوچکی از افرادی که رشته فیزیک را در دانشگاه انتخاب میکنند، هیچ ایدهای ندارند که چه چیزی انتظاراشان را میکشد. در این مقاله قرار است کمی درباره گرایشهای مهم رشته فیزیک در دانشگاه صحبت کنیم تا به شما کمک کند با آگاهی بیشتری وارد دانشگاه و رشته فیزیک شوید.
فیزیک کارشناسی و کارشناسی ارشد
در حالت کلی در کشور ما ایران و بسیاری از کشورهای دیگر، تعیین گرایش و مشخص کردن مسیر حرفهای و تخصصی فیزیکی هر دانشجوی فیزیکی از کارشناسی ارشد شروع میشود. همانطور که در مقاله واحدهای درسی رشته فیزیک در دانشگاه گفتیم، تقریبا تمام واحدهای درسی برای تمام ورودیهای رشته فیزیک در دانشگاههای مختلف یکسان است به استثنای حدود 9 واحد درسی که به صورت تخصصی متناسب با دانشگاه، میتواند متفاوت باشد.
به بیان دیگر تمام دانشجویان کارشناسی فیزیک، دروس مشترکی دارند و عملا کارشناسی فیزیک هیچ گرایشی ندارد. همانطور که گفته شد در انتهای دوران تخصیلی لیسانس فیزیک، هر دانشگاه متناسب با ظرفیتهای خودش حدود 9 واحد درسی به صورت تخخصی برای گرایشهای مختلف ارائه میدهد که دانشجویان با انتخاب آنها به نوعی گرایش خودشان را هم انتخاب میکنند که البته مثل انتخاب گرایش ارشد، رسمی نیست و اهمیت چندانی ندارد.
با این نگاه میتوان جمعبندی کرد که انتخاب گرایش برای دانشجویان رشته فیزیک، از دوره کارشناسی ارشد به بعد معنی میدهد. از این رو گرایشهایی که معرفی میشوند مربوط به این دوره تحصیلی هستند.
1. گرایش اپتیک و لیزر
اپتیک و لیزر همانطور که از اسمش پیداست به طور تخصصی مرتبط با مطالعه و بررسی پرتو نور و همچنین حالت فشرده شده آن تحت عنوان “لیزر” میباشد. دانشجویان این گرایش تمام با امواج سروکار دارند. برخی از دروس مهم این گرایش شامل اپتیک کوانتومی، اپتیک فوریه، فیزیک لیزر پیشرفته، اپتیک غیرخطی و کاربرد لیزر میباشند.
در حالت کلی انتخاب گرایش اپتیک و لیزر کاملا به این وابسته است که چه اندازه علاقهمند به کارهای مرتبط با آن هستید. این حوزه بیشتر از بقیه حوزههای فیزیک با تکنولوژی در ارتباط است. میدانیم که لیزر هم از وسایلی است که در بسیاری از دستگاههای اطراف ما کاربرد دارد. از پرینترهای رنگی و غیررنگی گرفته تا صنایع نظامی، ماهواره و رادار. خروجی رشته لیزر برای شما احتمالا تبدیل شدن به یک “مهندس لیزر” خواهد بود. اگر خیلی به بحثهای عملی فیزیک علاقهای ندارید، رشته اپتیک و لیزر برای شما زیبا نخواهد بود.
2. ذرات بنیادی و نظریه میدانها
احتمالا اسم آزمایشگاههای بزرگی مثل سرن (CERN) را شنیده و تا حدی میدانید در آنها چه خبر است. این آزمایشگاه جایی است که فیزیدانان ذرات در آن مشغول به کار میشوند گرایش ذرات بنیادی از گرایشهایی است که بیشتر تئوری بود و کار آن متوجه ذرات زیر اتمی و بنیادی، از بررسی ویژگیهای آنها، تعاملات آنها با هم، مدلسازی رفتار آنها در قالبهای مختلف و رسیدن به مدلهایی برای توصیف بنیادهای عالم :).
برخی از مهمترین درسهای این گرایش شامل نظریه میدانهای کوانتومی، نظریه ریسمان، هندسه و توپولوژی، ابرتقارن و ابرگرانش میباشد. همانطور که گفته شد این رشته یکی از تئوریترین گرایشهای فیزیک است. در آن قرار است بیشتر از آنچیزی که فکر میکنید درون ریاضیات سنگین و پیچیده عمیق شوید و مدلسازیهای زیادی را درک کنید. رویکرد این گرایش هم مبتنی بر میدانها و ذرات بنیادی زیراتمی است. از نظر آینده شغلی هم این رشته را میتوان بیشتر یک رشته پژوهشی دانست.
3. فیزیک آماری و سامانههای پیچیده
فیزیک آماری، فیزیک تعداد ذرات و حالتهای بیشمار است. این گرایش بیشتر به مدلسازی سامانههای بسذرهای (Many Particle) و سامانههایی با تعداد حالت زیاد با استفاده از قواعد و مفاهیم بنیادی فیزیک میپردازد. این سامانههای با حالت زیاد تحت عنوان سامانههای پیچیده (Complex System) شناخته میشوند و بررسی آنها بر عهده فیزیکدانان این گرایش است. از زیباترین سامانههای پیچیده میتوان به شبکههای عصبی، سامانههای زیستی، هواشناسی و سیستمهای اقتصادی اشاره کرد.
این رشته تقریبا از رشتههایی است که هم تئوری و پژوهشی میتواند باشد و هم عملی. اگر به حوزه سیستمهای پیچیده ورود کنید، احتمالا بیشتر به شبیهسازی مشغول خواهید بود. فرقی نمیکند با چه سیستم پیچیدهای کار کنید. بدن انسان، اقتصاد، هوا یا هرچیز دیگری. امکان هم دارد به حوزهای ورود کنید که آزمایشگاهی باشد.
از مهمترین درسهای این گرایش میتوان به پدیدههای بحرانی، مبانی شبیهسازی عددی، فرآِیندهای تصادفی، دینامیک آشوب، نظریه میدانآماری و سامانههای زیستی اشاره کرد.
4. فیزیک پلاسما
پلاسما حالت چهارم ماده است که شامل ذرات بارداری بوده که میتوانند در ماده آزادانه حرکت کنند. این فاز ماده به حدی کاربردی و مهم است که به عنوان یک زمینه مورد مطالعه در فیزیک پذیرفته شده است. در گرایش فیزیک پلاسما به مطالعه این فاز و سیستمهای پلاسمایی پرداخته میشود. سیستمهای پلاسمایی از ستارهها را شامل میشوند تا سیستمهای آزمایشگاهی، چراغهای نئون، شفقهای قطبی و غیره. آنچه در فرآیندهای گداخت هستهای قابل بررسی میباشد هم متوجه این گرایش مهم است.
فیزیک پلاسما گرایش جدیدی نیست و اتفاقات مرز علم در آن کمتر از بقیه گرایشها اتفاق میافتد. از مهمترین درسهای این گرایش میتوان به فیزیک محاسباتی، پلاسما پیشرفته، آزمایشگاه پلاسما، الکترودینامیک پلاسمایی، گداخت هستهای، مکانیک سیالات و هیدرودینامیک نام برد.
5. فیزیک ماده چگال و حالت جامد
شاید یکی از پرکاربردترین و عملیترین گرایشهای رشته فیزیک، گرایش فیزیک مادهچگال یا حالت جامد باشد. این گرایش با مواد سروکار دارد. از بررسی ساختارهای کریستالی و ویژگیهای الکترونیکی و ساختاریشان، تا بررسی ساختارهای بافتهای زنده، تولید نانوساختارها، خواص مختلف جامدات و غیره. این گرایش هم فضاهای کار تئوری و پژوهشی دارد و هم آزمایشگاهی و تجربی و یکی از پرکاربردترین گرایشهای فیزیک است. گاها هم با مهندسی مواد ترکیب شده و در ساخت مواد پرکاربرد میشود.
از درسهای مهم این گرایش میتوان به فیزیک حالت جامد پیشرفته، فیزیک ماده چگال، مکانیک کوانتومی پیشرفته، فیزیک سطح، ابررسانایی، محاسبات عددی، فیزیک بسذرهای، نانوسختارها، ترابرد کوانتومی، مغناطیس و نانوالکترونیک اشاره کرد. این گرایش را هم میتوان یکی از پیشتازترین و مدرنترین رشتههای فیزیک دانست طوری که روزانه در سرتاسر جهان تحولات مختلفی در حوزه این رشته اتفاق میافتد.
6. فیزیک هستهای
فیزیک هستهای را میتوان یکی از آرامترین گرایشهای فیزیک دانست که بیشتر تحولاتش را گذرانده و اکنون به مرحلهای رسیده که کمتر پیشتاز عرصه علم و تکنولوژی است. این گرایش همانطور که از اسمش پیداست، حول هسته اتم و تعاملات آن صحبت میکند. این گرایش بیشتر تئوری بوده و کاربردهای مختلف در صنایع انرژی، نظامی و تولیدات هستهای دارد.
از مهمترین درسهای این گرایش میتوان به فیزیک هستهای پیشرفته، ساختار هسته، دستگاههای بسذرهای، فیزیک شتابدهندهها، کرومودینامیک کوانتومی و فیزیک محاسباتی اشاره کرد. خروجی این رشته میتواند یک مهندس هستهای باشد که در یک راکتور یا شتابدهنده ذرات مشغول کار میشود. این رشته از جنبههایی شبیه ذرات بنیادی است اما نه به آن اندازه تئوری.
7. گرانش و کیهانشناسی
اگر از کودکی عاشق فیزیک بوده باشید، احتمالش هست خوره کتابهای مختلفی در حوزه کیهانشناسی بوده باشید. این گرایش یکی از زیباترین گرایشهای فیزیک است که به بزرگترین ساختار شناخته شده کیهان میپردازد، خود کیهان. این گرایش یکی از تئوریترین زمینههای فیزیک میباشد که حتی برای مردم عادی هم جذاب است. چه کسی است که این روزها اسمی از سیاهچالهها، انرژی تاریک و نظریه ریسمان را نشنیده باشد.
در گرایش کیهانشناسی مسئله شناخت و بررسی خود کیهان، از اینکه چگونه به وجود آمده، چه ساختارهایی در آن وجود دارد، چگونه تکامل پیدا میکند، کیهان اولیه و کیهان نهایی به چه صورت خواهد بود و غیره میباشد که البته بیشتر از اینکه مسائلی باشد که عالمان به آن میپردازند، خوراک تولیدکنندگان محتوای مردم پسند علمی است. اگر از افرادی باشید که با علاقه به این گرایش وارد فیزیک شدهاید، احتمالا از آنچه در دانشگاه از فیزیک روایت میشود ناامید خواهید شد!
کیهانشناسی سرشار از ریاضیات سنگین و پیچیده است و در آن نظریهپردازی، مدلسازی و محاسبات حرف اول را میزند. از مهمترین درسهای این گرایش میتوان به گرانش، کیهانشناسی، نسبیتعام، گرانش کوانتومی، انرژی و ماده تاریک، همگرایی گرانشی، نظریه تورم و روشهای محاسباتی پیشرفته اشاره کرد.
8. نجوم و اخترفیزیک
اخترفیزیک یا نجوم یکی از دوستداشتنیترین گرایشهای فیزیک است. در این گرایش اصل قضیه بررسی اجرام آسمانی در مقیاس منظومهای و کهکشانی است. بررسی مکانیک سماوی، رصد اجرام آسمانی و مدلسازی رفتار آنها از کارهایی است که در این رشته انجام میشود. از طرفی این گرایش یکی از قدیمیترینهای فیزیک است. دلیلش هم واضح است: قدیمتر مردم به آسمان نگاه میکردند و ذهنشان سرشار از سوالاتی میشد که مرتبط میشد با مسئله اصلی خلقت.
از مهمترین درسهای این گرایش میتوان به اخترفیزیک پیشرفته، مغناطوهیدرودینامیک، فیزیک جو، فیزیک خورشید، فیزیک محیط میانستارهای، مکانیک کلاسیک پیشرفته، فیزیک سیاهچاله، قطبشسنجی نجومی، اخترفیزیک رصدی، لرزهنگاری و طیفسنجی اشاره کرد.
کمی فراتر از فیزیک
این گرایشها را میتوان گرایشهای رسمی فیزیک دانست. علاوه بر اینها بینهایت گرایش برای فیزیک وجود دارد که زمینههای مطالعاتی، پژوهشی، آزمایشگاهی و تحلیل جدید در فیزیک ایجاد میکند و عمدتا به صورت ترکیبی و میانرشته با رشتههای دیگر تعریف میشود. برای مثال فتونیک، اسپینترونیک، بایوفیزیک(فیزیک زیستشناسی)، ایکوفیزیک(فیزیک اقتصاد)، اطلاعات کوانتومی، نانوفیزیک، مهندسی هستهای، مهندسی لیزر، مهندسی فیزیک و غیره.
