Физик — это ученый , специализирующийся в области физики , которая охватывает взаимодействие материи и энергии во всех масштабах длины и времени в физической вселенной. [1] [2] Физики, как правило, интересуются коренными или конечными причинами явлений и обычно формулируют свое понимание в математических терминах. Они работают в широком спектре исследовательских областей , охватывающих все масштабы длины: от субатомной и элементарной физики , через биологическую физику , до космологических масштабов длины, охватывающих вселенную в целом. Область, как правило, включает два типа физиков: физиков-экспериментаторов , которые специализируются на наблюдении за природными явлениями и разработке и анализе экспериментов, и физиков-теоретиков , 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 Птолемеевом Египте , Архимед из Сиракуз и Аристарх Самосский . Корни также появились в древних азиатских культурах, таких как Индия и Китай, и особенно в исламский средневековый период , когда развивалась научная методология, подчеркивающая эксперимент , например, работа Ибн аль-Хайтама (Альхазена) в 11 веке. Можно сказать, что современное научное мировоззрение и большая часть физического образования вытекают из научной революции в Европе, начиная с работы астронома Николая Коперника, приведшей к физике Галилео Галилея и Иоганна Кеплера в начале 1600-х годов. Работа по механике , наряду с математической обработкой физических систем, была далее развита Христианом Гюйгенсом и достигла кульминации в законах движения Ньютона и законе всемирного тяготения Ньютона к концу 17-го века. Экспериментальные открытия Фарадея и теория уравнений электромагнетизма Максвелла были вершинами развития в течение 19-го века. Многие физики внесли свой вклад в развитие квантовой механики в начале-середине 20-го века. Новые знания в начале 21-го века включают в себя большой рост понимания физической космологии .
Широкое и общее изучение природы, натурфилософия , разделилось на несколько областей 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 программа обучения физике на бакалавриате состоит из классической механики , электричества и магнетизма , нерелятивистской квантовой механики , оптики , статистической механики и термодинамики , а также лабораторных работ. [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, связанная с физикой, требует как минимум степени бакалавра по физике или прикладной физике, в то время как возможности карьерного роста расширяются при наличии степени магистра, такой как MSc, MPhil, MPhys или MSci. [11]
Для карьеры, ориентированной на исследования, студенты работают над получением докторской степени, специализируясь 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 , квантовую информатику и радиофизику .
Три основных работодателя профессиональных физиков — это академические учреждения, лаборатории и частные предприятия, причем крупнейшим работодателем является последнее. Физики в академических кругах или государственных лабораториях, как правило, имеют такие должности, как ассистенты, профессора , старшие/младшие научные сотрудники или постдокторанты . По данным Американского института физики , около 20% новых докторов наук по физике работают в программах инженерного развития, в то время как 14% обращаются к компьютерному программному обеспечению и около 11% работают в бизнесе/образовании. [12] Большинство работающих физиков применяют свои навыки и подготовку в междисциплинарных секторах (например, финансы [13] ). [14]
Должности для выпускников-физиков включают в себя: агроном , авиадиспетчер , биофизик , программист , инженер-электрик , аналитик по окружающей среде , геофизик , медицинский физик , метеоролог , океанограф , преподаватель физики / профессор / исследователь , научный сотрудник , физик-реактор, инженер-физик , аналитик спутниковых миссий , научный писатель , стратиграф , инженер-программист , системный инженер , инженер по микроэлектронике , разработчик радаров , технический консультант и т. д. [15] [16] [17] [18]
Большинство обладателей степени бакалавра по физике работают в частном секторе. Другие области: академия, государственная и военная служба, некоммерческие организации, лаборатории и преподавание. [19]
Типичные обязанности физиков, имеющих степень магистра или доктора наук и работающих в своей области, включают исследования, наблюдения и анализ, подготовку данных, приборостроение, проектирование и разработку промышленного или медицинского оборудования, вычислительную технику и программное обеспечение и т. д. [20]
Высшей наградой, присуждаемой физикам, является Нобелевская премия по физике , присуждаемая с 1901 года Королевской шведской академией наук . [21] Национальные физические общества имеют множество премий и наград за профессиональное признание. В случае Американского физического общества по состоянию на 2023 год в этой области насчитывается 25 отдельных премий и 33 отдельных награды.
Chartered Physicist (CPhys) — это дипломированный статус и профессиональная квалификация, присуждаемая Институтом физики . Обозначается постноминальными обозначениями «CPhys».
Получение статуса дипломированного физика 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» наряду со «способностью заниматься независимой практикой и проявлять лидерство», а также «стремлением идти в ногу с прогрессирующими знаниями и растущими ожиданиями и требованиями, за которые любая профессия должна нести ответственность».
Дипломированный физик считается равным по статусу дипломированному инженеру, который IoP также присваивает как члену Инженерного совета Великобритании, и другим дипломированным статусам в Великобритании. Он также считается «регулируемой профессией» в соответствии с европейскими директивами профессиональной квалификации.
Канадская ассоциация физиков может назначить официальное звание Профессиональный физик ( P. Phys. ), [22] аналогичное званию Профессиональный инженер (P. Eng.). Это звание было представлено на конгрессе CAP в 1999 году, и уже более 200 человек носят это звание.
Чтобы получить сертификат, необходимо предоставить как минимум доказательство наличия степени бакалавра с отличием или более высокой степени по физике или близкой дисциплине. Кроме того, физик должен иметь или иметь в ближайшее время три года недавнего опыта работы, связанной с физикой, после окончания вуза. И, если нет освобождения, также необходимо сдать экзамен по профессиональной практике. Освобождение может быть предоставлено кандидату, который занимался физикой не менее семи лет и предоставил подробное описание своих профессиональных достижений, которые четко демонстрируют, что экзамен не является необходимым.
Опыт работы будет считаться связанным с физикой, если он напрямую использует физику или в значительной степени использует способы мышления (например, подход к решению проблем), разработанные в вашем образовании или опыте в качестве физика, во всех случаях независимо от того, находится ли опыт в академической среде, промышленности, правительстве или где-либо еще. Управление работой, связанной с физикой, а также соответствующая работа аспиранта квалифицируются.
Южноафриканский институт физики также выдает сертификат профессионального физика (Pr.Phys). [23] Как минимум, владелец должен иметь трехлетнюю степень бакалавра или эквивалентную степень по физике или смежной области и дополнительный минимум шесть лет опыта работы в области физики; или почетную или эквивалентную степень по физике или смежной области и дополнительный минимум пять лет опыта работы в области физики; или степень магистра или эквивалентную степень по физике или смежной области и дополнительный минимум три года опыта работы в области физики; докторскую степень или эквивалентную степень по физике или смежной области; или подготовку или опыт, которые, по мнению Совета, эквивалентны любому из вышеперечисленного.
Физики могут быть членами физического общества страны или региона. Физические общества обычно публикуют научные журналы, организуют физические конференции и присуждают премии за вклад в область физики. Некоторые примеры физических обществ: Американское физическое общество , Институт физики , а старейшим физическим обществом является Немецкое физическое общество .
