تاریخ انتشار: 1402/07/27
نقش درس ریاضی در رشته فیزیک دانشگاه
مصاحبه‌ای با یک دانشجوی فیزیک
من محمد شریف صادقی، اهل کرمانشاه هستم و دانشجوی کارشناسی فیزیک دانشگاه شهید بهشتی ورودی سال 1396 می‌باشم.
می‌خواهم تجربیات خودم را در مورد رشته فیزیک و گرایش‌های فیزیک و این که خودم چگونه وارد این رشته شدم را در اختیار شما عزیزان قرار بدهم.
من در انتخاب رشته از 150 کد رشته، 8 کد رشته را پر کردم که هر 8 رشته انتخابی من فیزیک بود، زیرا من علاقه بسیاری به رشته فیزیک داشتم و قبل از ورود به رشته فیزیک، کتاب‌های مرتبط با فیزیک را مطالعه می‌کردم. مثلا کتاب هالیدی(halliday) را مطالعه کردم. با این حال که من با یک سری از فرمول‌ها مثل انتگرال آشنا نبودم ولی از این کتاب لذت می‌بردم و این کتاب و فرمول‌هایش برای من جذاب بود.
من همچنین کتاب‌های فیزیک مفهومی را می‌خواندم که برایم خیلی جالب بود، و یا چیز های پراکنده از فیزیک را مطالعه می‌کردم مثل توان تابش و همچنین کتاب های عوامانه در رابطه با فیزیک را نیز می‌خواندم، مانند کتاب استیون هاوکینگ و استیون واینبرگ و ریچارد فایمن.
توضیحات کتاب ریچارد فایمن، هم مفهومی هست و هم ریاضیاتی برای افرادی که در سطح آکادمیک هستند.
دنیای فیزیک پر از محاسبات ریاضی و چالش و مفاهیم
بعضی اوقات فیزیک انتزاعی به نظر می‌رسد. در مستندات می‌دیدم و یا می‌خواندم که ریاضیات را چگونه در رشته فیزیک به کار می‌برند، افرادی مثل گالیله و نیوتون ریاضی را برای توصیف طبیعت به کار می‌گرفتند.
اما بازه‌ای که در آن از فیزیک استفاده می‌شود بسیار گسترده می‌باشد و کاربرد آن از ذرات بنیادی تا اعماق کهکشان و کیهان وجود دارد، فیزیک یک جنبه گسترگی خاصی دارد.
مثلا رشته شیمی از پیوند مولکولی تا بیوشیمی تا درشت مولکول‌ها یا ماشین‌های مولکولی، بافت‌های زیستی و اکوسیستم‌های حیات و همه چیز نقش دارد.
فیزیک یک حالت فروکاهیده خاصی دارد، فیزیک با ابزار ریاضیات که ابزار بسیار دقیقی است به چرایی و چگونگی پدیده‌ها پاسخ می‌دهد.
برحسب علاقه‌ای که به فیزیک داشتم، قبل از اینکه وارد دانشگاه شوم در مورد دانشگاه‌های مختلف فیزیک تحقیق کردم و متوجه شدم که در دوره کارشناسی دانشگاه‌های مختلف در سراسرکشور، در بعضی از زمینه‌ها، تفاوت زیادی با دانشگاه‌های تراز اول کشور ندارد؛ چون دوره کارشناسی بیشتر دروس عمومی می‌باشد
فیزیک رشته‌ای است که در دوره کارشناسی گرایشی ندارد و در ارشد گرایش‌ها را انتخاب می‌کنید. من دانشگاه‌ها را لیست کردم و اولویت من قبول شدن در یکی از دانشگاه‌های تهران بود، چون تهران پایتخت بود و نسبت به شهر‌های دیگر مزیت‌های زیادی داشت. به احتمال زیاد من با اساتید بهتر و هم‌کلاسی‌های بهتر آشنا می‌شدم. همانطور که قبلا گفتم ملاک اینکه حتما استاد‌هایی خوب در دانشگاه‌هایی تراز اول هستند، نیست؛ مثلا اساتیدی در دانشگاه شیراز یا اصفهان هستند که خیلی بهتر از اساتیدی که در دانشگاه تهران هستند تدریس می‌کنند.
ولی داشتن هم‌کلاسی خوب برای من یک امتیاز بود و قرار گرفتن در یک محیط آموزشی خوب برای من مهم بود. تاثیر هم‌کلاسی بد خیلی برای یک دانشجو گران تمام می‌شود تا داشتن استاد خوب.
بالاخره زمان انتخاب رشته فرا رسید. رتبه من 1103 بود. فیزیک یک رشته ناحیه‌ای بود و اولویت گرفتن دانشجو در این رشته بر حسب ناحیه بود، مثلا افراد کرجی و قمی برای دانشگاه صنعتی شریف دارای اولویت هستند نسبت به فردی که اهل کرمانشاه می‌باشد. کسانی بودند که با رتبه 1400 صنعتی شریف قبول شدند ولی من با رتبه 1103 در صنعتی شریف قبول نشدم.
من دانشگاه شهید بهشتی قبول شدم. تفاوت قبل و بعد از ورود به رشته فیزیک این است که من متوجه شدم خیلی ز افرادی که وارد رشته فیزیک میشوند علاقه ای به این رشته ندارند. بعضی‌های بعد از ورود علاقه پیدا می‌کنند اما اگر به این رشته علاقه ندارید وارد این رشته نشوید. علاوه بر اینکه ما شاگردهایی داریم که خیلی پیگیر یادگرفتن درسی نیستند با اساتیدی آشنا شدم که یادگیری شاگردان اصلا برایشان مهم نیست؛ البته ناگفته نماند که من با اساتیدی هم آشنا شدم که بسیار عالی بودند، البته این را هم اضافه کنم که استاد خوب و بد در همه دانشگاه‌ها وجود دارد؛ هم اساتید خوب و هم بد و هم سخت‌گیر، اساتیدی که خوب نمره می‌دهند یا اساتیدی که اصلا نمره نمی‌دهند.
معدل دانشکده فیزیک کمتر از دانشکده‌هایی دیگر می‌باشد؛ مثلا معدل دانشکده زیست 16.5 است و معدل دانشکده فیزیک 14.5 می‌باشد. اساتید رشته فیزیک اصلا نمره نمی‌دهند و خیلی هم سخت‌گیر هستند.
یکی از مهم‌ترین درس‌هایی که در رشته فیزیک داریم ریاضی است
ریاضیات نقش مهمی در رشته فیزیک دارد. نقشی که ریاضی در فیزیک دارد مهم تر از نقشی است که ریاضی در مهندسی دارد. بچه‌های مهندسی، ریاضی را کمتر جدی میگیرند.
علوم پایه، پایه علوم مهندسی است؛
یک سری کاربرد ریاضیات که در فیزیک بیشتر مصداق دارد.
ریاضی در رشته‌های مهندسی در قالب فیزیک می‌باشد.
اگر با ریاضیات مشکل دارید نمی‌توانید در رشته فیزیک موفق باشید، پس وارد این رشته نشوید، حتی اگر فیزیکدان تجربی هستید و کار آزمایشگاهی انجام می‌دهید باز هم باید ریاضی را در حد کمی بلد باشید.
درس‌هایی دوره کارشناسی رشته فیزیک دانشگاه:
- دروس عمومی که در تمام رشته‌هایی کارشناسی یکسان است.
- دروس پایه: فیزیک پایه 1 که به مکانیک می‌پرداخت.
- فیزیک پایه 2 که مقدمه الکتریسیته و مغناطیس است.
اکثریت بچه‌هایی علوم پایه و مهندسی فیزیک 1 و 2 را پاس می‌کنند. منبع این فیزیک عمومی، فیزیک هالیدی و یا کتاب آقای کیپ سورن که برنده جایزه نوبل کیهان شناسی است و یک کتاب کلی با محدودیت کتاب هالیدی می‌باشد.
- فیزیک مدرن-فیزیک پایه 4 که از روی کتاب‌هایی جداگانه یا از کتاب‌هایی عمومی تدریس می‌شود، اینها بستگی به استاد دارد. کتاب‌هایی دیگری مانند کرن- فیزیک پایه 3 در مورد شاره‌های، سیالات، مایعات و گازها، خواص کلی آنها، نوسان‌ها، صوت‌ها و... که در دبیرستان خواندیم پیشرفته‌تر و متنوع‌تر می‌خوانیم و چند قدم بلند‌تر برمی‌داریم و محاسبات پیچیده‌تر و مسائل متنوع‌تر و کاربرد بیشتر می‌شود.
فیزیک مدرن فیزیکی را بررسی می‌کند که از سال 1900 به بعد از انقلابی که پلانک ایجاد کرد، بحث نسبیت و نظریه کوانتوم و ... مقدمه‌ای می‌گوید و محاسبات ساده به نسبت چیزهایی که بعدا می‌خوانید.
- درس شیمی عمومی
خیلی سخت نیست ولی من به خاطر دوره دبیرستان با شیمی مشکل داشتم. - ریاضی عمومی 1 و 2 که همه علوم پایه و مهندسی پاس می‌کنند و این دو درس مهم می‌باشند. ریاضی عمومی یک شامل حساب و دیفرانسیل، مشتق گیری و انتگرال است، بسیار دیده ام که در این دروس بچه ها یا معلم خصوصی ریاضی میشوند یا معلم خصوصی ریاضی میگیرند!
ریاضی عمومی 2 شامل انتگرال چندگانه و ... یکی از سخت‌ترین درس‌ها می‌باشد و خیلی از دانشجویان نمره نمی‌آورند.
درس معادلات دیفرانسیل که درس خیلی مهمی برای دانشجویان فیزیک می‌باشد ولی این درس، درس خیلی خشکی است و در همه جا کاربرد دارد. ولی تدریس معادلات دیفرانسیل حتی برای یک معلم خصوصی معادلات ویفرانسیل به صورت انتزاعی می‌باشد و کسانی که معادلات دیفرانسیل تدریس می‌کنند، نمی‌آیند معادلات دیفرانسیل را به صورت کاربردی بگویند چون معادلات دیفرانسیل یک درس ریاضی و انتزاعی می‌باشد. چند کتاب معادلات دیفرانسیل مثل سیمونز-بویس معرفی می‌کنند.
دروس تخصصی در رشته فیزیک دانشگاه و حس من به آنها
درس ترمودینامیک و مکانیک آماری
درس ترمودینامیک و مکانیک آماری درسی که در دبیرستان کم و بیش با آن آشنا شده اید.
فرآیندهای ترمودینامیکی، انتقال حرارت و کار مکانیکی در روابط با آن یا انرژی درونی گاز که به آن گرما می‌دهیم و گرما می‌گیریم، فرآیند بی‌دررو ... و فرآیند آنتروپی آشنا می‌شوید.
در دوره دبیرستان در درس شیمی با مفهموم آنتروپی آشنا شده‌اید، ولی حالا در درس ترمودینامیک بیشتر با این مفهوم آشنا می‌شوید.
مکانیک آماری
مکانیک آماری، ایده نابی است که چطور مکانیک کلاسیک علم حرکت‌شناسی اجسام که در دنیای بزرگ به کار می‌بریم با تعمیم به ذرات و با استفاده از علم آمار و احتمال می آیند و سامانه ذره ای را از لحاظ آماری بررسی می‌کنند؛ مثلا یک گاز ایده‌آل که معادلات آن را خوانده‌اید، شما به من بگویید چه گازی در چه دمایی می‌باشد؟ من می‌گویم چند درصد مولکول‌های این گاز سرعتش بین 2m/s تا 2.2m/s می‌باشد و این شبیه جادوگری است که بدون شمردن این کار انجام شود و این شکوه مکانیک آماری را به رخ می‌کشد و این شاهکار افرادی مانند جیمز کلرک ماکسول و لودویگ بولتسمان و ... است و این درس به شدت جالبی است.
مکانیک آماری، 1و2 دارد، می‌توانید از این درس لذت ببرید، مثلا قانون گازها pv=nrt را که در دبیرستان خوانده‌اید را اثبات می‌کنید.
مکانیک تحلیلی
درس مکانیک تحلیلی 1و2 که به بررسی مکانیک کلاسیک میپردازد، هرچند مکانیک کلاسیک خودش یک درس دیگری است که به صورت پیشرفته تر نسبت به مکانیک تحلیلی یک و دو می‌باشد و آن را به عنوان درس اختیاری ارائه می‌دهند. موضوع مکانیک تحلیلی همان مکانیک کلاسیک می‌باشدکه با حرکت شروع می‌شود. در واقع همان فیزیک یک و ممکن است بخشی از فیزیک پایه 3 باشد البته بستگی به استاد دارد ولی پیشرفته تر یاد می‌گیرید.
شما با کاربرد معادلات دیفرانسیل در مکانیک آشنا می‌شوید و به بررسی مقاومت هوا، که متناسب با سرعت جسم مقاومت هوا وجود دارد، پرتاب‌ها چطور رفتار می‌کنند. به بررسی اجسام در پتانسیل‌های مختلف، معادلات سیالات، چرخش حرکات تقدیمی فرفره و انواع حرکت شناسی که بر اساس قوانین نیوتن، بنا شده در مکانیک تحلیلی 1و2 بررسی می‌شود. درس مکانیک تحلیلی درسی است که می‌توانید از لحاظ شهودی آن را بفهمید. درسی که کاربردی می‌باشد و می‌توان از آن لذت برد. بخش عظیمی از مهندسی مکانیک از مهندسی مکانیک کلاسیک شکل گرفته است.
آیرودینامیک
علم آیرودینامیک یک توسعه مکانیک کلاسیک به شمار می‌آید، البته به شما آیرودینامیک را به صورت محاسباتی درس نمی‌دهند.
مکانیک تحلیلی
مکانیک تحلیلی 1و2 شبیه به درس‌های استاتیک و دینامیک بچه‌های مهندسی است. تفاوتی که این درس برای بچه‌های رشته‌ی فیزیک دانشگاه، دارد این است که به ریاضی و جزئیات آن بیشتر پرداخته است و سعی کرده بیشتر مسائل را اثبات کند ولی در اصل موضوع هر دو در یک راستا می‌باشند.
الکترومغناطیس
درس الکترومغناطیس که اکثر دانشجو‌ها از این درس بیزار هستند، هم مهندسی برق و هم فیزیک، کتاب‌هایی که اساتید برق درس می‌دهند بیشتر از کتاب چنگ است و دانشجویان فیزیک بیشتر کتاب میلفورد و گریفیت را می‌خوانند. مباحثی که این کتاب‌ها پوشش می‌دهند تقریبا یکسان هستند ولی از نظر ساختار توضیح دادن افکار هدف نگرش، این کتاب‌ها برای دو قشر متفاوت است.
به جرأت می‌توان گفت که الکترومغناطیس یکی از سخت‌ترین دروس اجباری می‌باشد. دلیلش این است که محاسبات ریاضی در آن زیاد می‌باشد، جزئیات ریاضیات و اعمال شرایط مرزی و ... اینها را باید بخوانید.
درس الکترومغناطیس 1و2 از کوانتوم سخت‌تر است. الکترو مغناطیس که در دانشگاه می‌خوانید خیلی سخت‌تر و متفاوت‌تر دروس دبیرستان می‌باشد، ولی من الکترومغناطیس را دوست می‌دارم. الکترومغناطیس از آن درس‌هایی هست که در دانشگاه، باید آن را گام به گام با استاد پیش برد و یا حتی از استاد جلوتر بخوانی.
مکانیک کوانتوم
جالب هست بدانید تا می‌گویند فیزیک، کوانتوم در ذهن همه شکل می‌گیرد. به صورت استاندارد فیزیک کوانتوم در تمام گرایش‌ها و مقاطع لیسانس، ارشد و دکترا به جزء چند گرایش وجود دارد. به این دلیل نیز یک کوانتوم اساس فیزیک مدرن می‌باشد و نسبیت خاص و عام در اکثر گرایش‌ها وجود دارد به خصوص کیهان‌شناسی و گرانش.
مکانیک کوانتوم درسی کاربردی است و در اکثر گرایش‌ها حتی در کیهان‌شناسی، اختر فیزیک، ستاره شناسی و با کلن با سازه‌های بزرگ سروکار دارد.
در مورد مسئله مکانیک کوانتوم نظر جامع علمی بر این است که اگر در حالت استاندارد در مورد یک گرایش اگر مکانیک کوانتوم در آن وارد نشد ولی در مرزهای آن علم وارد شده است. فیزیکدانان هم به صورت نظری هم به صورت تئوری روی آن کار می‌کنند.
مکانیک کوانتوم به بررسی سیستمی میپردازد که در ابعاد و ذرات بنیادی و در ابعاد الکترون می‌باشد.
اصلی‌ترین چیزی که در دوره لیسانس در کوانتوم می‌خوانید، معادله شرودینگر (اروین شرودینگر) می‌باشد و حل شرودینگر و کاربرد شگفت انگیز معادله شرودینگر در پیدا کردن تراز‌های انرژی می‌باشد. انرژی مجاز برای سیستم‌های مختلف، پیدا کردن انرژی مجاز اتم هیدروژن می‌باشد.
مکانیک کوانتوم شواهد کلاسیک را به چالش می‌کشاند. مفاهیمی که در سیستم کلاسیک، بدیهی شناخته شده در کوانتوم به حاشیه رانده می‌شود.
اما خیلی جالب است در مکانیک کوانتوم ثابت می‌شود؛ یک سری چیزها را مکانیک کوانتوم در تفسیر آماری در نظر بگیرید در سامانه بزرگ رفتار کلاسیک را می‌خواهیم بروز می‌دهد.
حجم محاسباتی در مکانیک کوانتوم زیاد است. داشتن ایده برای حل آن مهم است البته در دوره لیسانس مکانیک کوانتوم بعد از درس الکترومغناطیس دشوار ترین می‌باشد ولی بعضی‌ها هم مکانیک آماری را ذکر می‌کنند، بستگی به اساتید این دروس نیز دارد.
فیزیک جامدات و ذرات بنیادی
آشنایی با فیزیک حالت جامد، فیزیک ذرات بنیادی که دو درس تخصصی و اجباری می‌باشند که این دو به صورت دو گرایش در دوران ارشد ارائه میشوند.
درس نجوم و اختر شناسی درس ساده ای است که بیشتر دانشجو را با کلیات نجوم و اخترشناسی آشنا می‌کند.
دروس اجباری و اختیاری در رشته فیزیک دانشگاه
در مورد دروس اختیاری و اجباری در رشته فیزیک دانشگاه، دوره کارشناسی شما 136 واحد پاس می‌کنید؛ دروس عمومی، پایه و تخصصی مجموعا 104 واحد می‌باشند و 32 واحد اختیاری داریم که باید از بین دروس اختیاری انتخاب کنیم.
- کیهان‌شناسی که یک گرایش می‌باشد.
- قطعات نیم رسانا که وابسته به حالت فیزیک جامد است.
- فیزیک حالت جامد 1و فیزیک حالت جامد2 که تخصصی‌تر می‌باشد.
- فیزیک ذرات جامد.
- درس نسبت خاص که داخل فیزیک مدرن، آن را می‌خوانید ولی خود درس نسبت خاص به صورت تخصصی‌تر ارائه می‌شود.
- درس گرانش که قدم را فراتر گذاشته و شما را با هندسه خمیده آشنا می‌کند.
- در بعضی از دانشگاه‌ها کارگاه لیزر و کارگاه الکترونیک هم برگزار می‌شود.
یک سری دروس دیگر هست که من نیازی به ذکر نام آن نمی‌بینم. - گرایش ذرات بنیادی که به بررسی ذرات بنیادی طبیعت میپردازد: یعنی کوچکترین اجزای شکل‌دهنده ماده و اینکه میدان کوانتوم، نیرو‌ها در بنیادی‌ترین حالت چگونه کار می‌کنند.
فیزیک ذرات بنیادی فروکاهیده‌ترین و بنیادی‌ترین گرایش در فیزیک می‌باشد و به عمیق‌ترین مفاهیم فیزیک میپردازد، ولی بازار کار خوبی نداریم چون آزمایشگاه شتاب‌دهنده و برخورد‌کننده نداریم و مجهولات زیادی داریم.
عموما بصورت تئوری است شبیه‌سازی، برنامه نویسی مرتبط، تحلیل داده‌ها، شاید کسی کارهای اختلاسی هم انجام دهد.
فارغ التحصیلان این رشته بیشتر پژوهشگر نظری یا استاد دانشگاه میشوند. - گرایش فیزیک ماده چگال و حالت جامد می‌باشد. گرایشی به شدت کاربردی، مهم و به شدت پرطرفدار، بیشتر جوامع فیزیک عضو این گرایش هستند.
فیزیک حالت جامد به بررسی ابر رساناها میپردازد:
- ابر‌رساناها: که مقاومت الکتریکی آنها صفر می‌باشد؛ یعنی هرچه گرما عبور بدهیم گرم نمی‌شود.
- ابر‌شاره‌ها: مایعی هستند که اگر داخل لیوان بریزیم و بعد آن را خارج کنیم لیوان خشک می‌باشد.
- گرایش پلاسما: به بررسی پلاسما و گاز یونیزه شده و خواص پلاسما‌ها میپردازد، گرایش مهمی می‌باشد و در صنایع با دمای بالا کاربرد دارد. در صنایع هسته‌ای پلاسما مهم می‌باشد. اگر بخواهیم یک پلاسما نام ببریم، خورشید است. و یک پدیده و دنیای پیچیده است و صنایع مختلف به شدت کاربردی می‌باشد و پدید‌ه‌های زیادی را توصیف می‌کند.
- فیزیک لیزر: که در صنعت و پزشکی کاربرد دارد، که به بررسی چگونگی کارکردش به صورت تئوری و هم عملی میپردازد.
- فیزیک هسته‌ای: فیزیک اتمسفر و هواشناسی : بررسی اتمسفر و جو و هواشناسی است.
⭐برای مطالعه اخبار مرتبط کلیک کنید:
نظرات
ثبت نظر جدید
هنوز نظری ثبت نشده است.
