Физик — это учёный , специализирующийся в области физики , которая охватывает взаимодействия материи и энергии на всех масштабах длины и времени в физической вселенной . [1] [2] Физики обычно интересуются коренными или конечными причинами явлений и обычно формулируют свое понимание в математических терминах. Они работают в широком спектре исследовательских областей , охватывая все масштабы: от субатомной физики и физики элементарных частиц , биологической физики до космологических масштабов, охватывающих Вселенную в целом. В эту область обычно входят два типа физиков: физики-экспериментаторы , которые специализируются на наблюдении природных явлений, а также разработке и анализе экспериментов, и физики-теоретики , которые специализируются на математическом моделировании физических систем для рационализации, объяснения и прогнозирования природных явлений. [1]
Физики могут применять свои знания для решения практических задач или разработки новых технологий (также известных как прикладная физика или инженерная физика ). [3] [4] [5]
Изучение и практика физики основаны на интеллектуальной лестнице открытий и прозрений с древних времен до наших дней. Многие математические и физические идеи, используемые сегодня, нашли свое самое раннее выражение в работах древних цивилизаций, таких как вавилонские астрономы и египетские инженеры , греческие философы науки и математики, такие как Фалес Милетский , Евклид в Птолемеевском Египте , Архимед Сиракузский и Аристарх . Самоса . Корни также возникли в древних азиатских культурах, таких как Индия и Китай, и особенно в исламский средневековый период , когда развивалась научная методология , делающая упор на экспериментирование , например, работы Ибн аль-Хайсама (Альхазена) в 11 веке. Можно сказать, что современное научное мировоззрение и основная часть физического образования вытекают из научной революции в Европе, начиная с работ астронома Николая Коперника и заканчивая физикой Галилео Галилея и Иоганна Кеплера в начале 1600-х годов. Работа по механике , наряду с математической трактовкой физических систем, получила дальнейшее развитие Христиана Гюйгенса и завершилась к концу 17 века созданием законов движения Ньютона и закона всемирного тяготения Ньютона . Экспериментальные открытия Фарадея и теория уравнений электромагнетизма Максвелла стали яркими моментами развития в XIX веке. Многие физики внесли свой вклад в развитие квантовой механики в начале-середине 20 века. Новые знания в начале XXI века включают значительный рост понимания физической космологии .
Широкое и общее изучение природы, натурфилософия , разделилось на несколько направлений в 19 веке, когда понятие «наука» получило свою современную форму. Появились конкретные категории, такие как «биология» и «биолог», «физика» и «физик», «химия» и «химик», среди других технических областей и названий. [6] Термин «физик» был придуман Уильямом Уэвеллом (также создателем термина «ученый») в его книге 1840 года « Философия индуктивных наук» . [7]
Стандартная учебная программа бакалавриата по физике состоит из классической механики , электричества и магнетизма , нерелятивистской квантовой механики , оптики , статистической механики и термодинамики , а также лабораторного опыта. [8] [9] [10] Студентам-физикам также необходима подготовка по математике ( исчисление , дифференциальные уравнения , линейная алгебра , комплексный анализ и т. д.) и информатике .
Любая карьерная позиция, ориентированная на физику, требует как минимум степени бакалавра в области физики или прикладной физики, а возможности карьеры расширяются со степенью магистра, такой как MSc, MPhil, MPhys или MSci. [11]
Для исследовательской карьеры студенты работают над получением докторской степени , специализирующейся в определенной области. Области специализации включают экспериментальную и теоретическую астрофизику , атомную физику , биологическую физику , химическую физику , физику конденсированного состояния , космологию , геофизику , гравитационную физику , материаловедение , медицинскую физику , микроэлектронику , молекулярную физику , ядерную физику , оптику , физику элементарных частиц , физику плазмы . , квантовая информатика и радиофизика .
Тремя основными работодателями профессиональных физиков являются академические учреждения, лаборатории и частные предприятия, причем самый крупный работодатель является последним. Физики в научных кругах или государственных лабораториях, как правило, имеют такие звания, как ассистенты, профессора , старший/младший. Ученый или постдок . По данным Американского института физики , около 20% новых докторов наук по физике работают в программах инженерного развития, 14% занимаются компьютерным программным обеспечением и около 11% занимаются бизнесом/образованием. [12] Большинство работающих физиков применяют свои навыки и подготовку в междисциплинарных секторах (например, в финансах [13] ). [14]
Названия должностей для выпускников-физиков включают ученого-агронома , авиадиспетчера , биофизика , программиста , инженера-электрика , аналитика окружающей среды , геофизика , медицинского физика , метеоролога , океанографа , учителя физики / профессора / исследователя , ученого-исследователя , физика-реактора , инженера-физика , спутника. Аналитик миссий, научный писатель , стратиграф , инженер-программист , системный инженер , инженер по микроэлектронике , разработчик радаров , технический консультант и т. д. [15] [16] [17] [18]
Большинство выпускников бакалавриата по физике работают в частном секторе. Другими областями являются академические круги, государственная и военная служба, некоммерческие организации, лаборатории и обучение. [19]
Типичные обязанности физиков со степенями магистра и доктора, работающих в своей области, включают исследования, наблюдения и анализ, подготовку данных, приборостроение, проектирование и разработку промышленного или медицинского оборудования, разработку компьютеров и программного обеспечения и т. д. [20]
Высшей наградой, присуждаемой физикам, является Нобелевская премия по физике , присуждаемая с 1901 Шведской королевской академией наук . [21] Национальные физические общества имеют множество премий и наград за профессиональное признание. Что касается Американского физического общества , по состоянию на 2023 год существует 25 отдельных премий и 33 отдельные награды в этой области.
Дипломированный физик (CPhys) — это дипломированный статус и профессиональная квалификация, присуждаемая Институтом физики . Обозначается постноминалами «CPhys».
Достижение дипломированного статуса в любой профессии означает для более широкого сообщества высокий уровень специализированных предметных знаний и профессиональной компетентности. По данным Института физики, обладатели награды дипломированного физика (CPhys) демонстрируют «высочайшие стандарты профессионализма, современные знания, качество и безопасность», а также «способность осуществлять независимую практику и проявлять лидерство». а также «обязательство идти в ногу с развитием знаний и растущими ожиданиями и требованиями, за которые любая профессия должна нести ответственность».
Дипломированный физик считается равным по статусу дипломированному инженеру, который IoP также присуждает члену Инженерного совета Великобритании, а также другим дипломированным статусам в Великобритании. В соответствии с европейскими директивами о профессиональных квалификациях эта профессия также считается «регулируемой профессией».
Канадская ассоциация физиков может назначить официальное звание под названием « Профессиональный физик» ( P. Phys. ), [22] аналогично обозначению « Профессиональный инженер» (P. Eng.). Это звание было введено на конгрессе CAP в 1999 году, и уже более 200 человек носят это звание.
Для получения сертификата необходимо предоставить как минимум диплом бакалавра или более высокую степень по физике или близкой к ней дисциплине. Кроме того, физик должен иметь или быть готов к завершению трехлетнего опыта работы в области физики после окончания учебы. И, если нет освобождения, необходимо также сдать экзамен по профессиональной практике. Освобождение может быть предоставлено кандидату, который занимается физикой не менее семи лет и предоставляет подробное описание своих профессиональных достижений, которое ясно демонстрирует, что экзамен не является необходимым.
Опыт работы будет считаться связанным с физикой, если он напрямую использует физику или в значительной степени использует образ мышления (например, подход к решению проблем), развитый в результате вашего образования или опыта работы физиком, во всех случаях, независимо от того, является ли этот опыт академические круги, промышленность, правительство или где-либо еще. Управление работой, связанной с физикой, соответствует требованиям, как и соответствующая работа аспиранта.
Южноафриканский институт физики также выдает сертификат профессионального физика (Pr.Phys). [23] Как минимум, владелец должен иметь трехлетнюю степень бакалавра или эквивалентную степень в области физики или смежной области и дополнительный минимум шестилетний опыт работы в деятельности, связанной с физикой; или почетную или эквивалентную степень в области физики или смежной области и дополнительный минимум пятилетний опыт работы в деятельности, связанной с физикой; или степень магистра или эквивалентная степень в области физики или смежной области и дополнительный минимум трехлетний опыт работы в деятельности, связанной с физикой; докторская степень или эквивалентная степень в области физики или смежной области; или обучение или опыт, которые, по мнению Совета, эквивалентны любому из вышеперечисленных.
Физики могут быть членами физического общества страны или региона. Физические общества обычно издают научные журналы, организуют конференции по физике и присуждают премии за вклад в область физики. Некоторыми примерами физических обществ являются Американское физическое общество , Институт физики , старейшим физическим обществом является Немецкое физическое общество .
