理工女问答 | 理论物理学什么，就业怎么样？
郑利昕，合肥人，本科毕业于中科大，现为Temple University凝聚态方向博士生：
先回答第二个问题，理论物理学专业主要学些什么？我简单介绍一下本科阶段重要的“理论物理”课程。
力学 / 理论力学：看起来似乎还是高中那一套，解小球运动轨迹或者弹簧振子，但其实跟牛顿力学相比，多了好多新思想、新数学。它可以在纯经典力学的领域直接推导到量子力学中的很多重要方法和结论，包括测不准原理和共轭量（conjugate variables）的概念；拉格朗日量(Lagrangian)和哈密顿量（Hamiltonian）是极其重要的物理概念。此门课中的数学也非常重要，包括从最小作用量原理到欧拉-拉格朗日公式（Euler-Lagrange equation）的推演，变分法和泛函的思想。
电磁学 / 电动力学：麦克斯韦方程组及其应用。最后一般要提到洛伦兹不变量（Lorentz invariance），这可以直接推导出爱因斯坦的狭义相对论，并且此思想在量子场论中继续深化。数学上很复杂，各种三维微分、积分，各种近似的方法和思想一定要尤其注意。另外还有格林函数，曾经有一个老师半开玩笑讲过一句话：“理论物理学家和实验物理学家的区别是，理论物理学家能明白、并且推导格林函数。”
量子力学：多了很多新符号，算符作用在一个量子态上，能得到一个可观测的物理量；从这一方面来上说重新定义了我们和世界的关系，由此引起了很多人的哲思。但其实它并不是凭空而来的，其实继承了理论力学里的好多东西，非常有趣。数学上用了线性代数，因此需要有数学思维上的转换；从实空间拓展到了复空间。
热力学 / 统计物理：当粒子变得很多很多（10^23）的时候，会出现什么情况？我们日常惯用的宏观物理量（压强，温度，体积等）和微观粒子的的物理状态（速度，能量分布等）有什么关系？各种相空间（phase space），熵，自由能的概念，都在之后的科研中很有用。
固体物理：虽然并不属于传统中的四大力学，但作为20世纪40年代之后飞速发展的凝聚态物理中的最大分支，我觉得还是有必要提一下。这门课首先教一些有周期性边界条件的体系（比如晶体）所常用的数学工具，然后在理想晶体或者绝缘体等极端情况（也是相对容易讨论的情况）中解薛定谔方程求电子结构、能量分布等各种特性，还有半导体、相变等等。有很多20世纪后半叶的“新鲜”研究成果，读来颇令人兴奋。
另外想提两点：
第一，题主可能有一种错觉，只有搞弦论的才叫理论物理，其实不是这样的，每个分支都有人做理论，有人做实验，最近几十年还专门发展出来一个“计算物理”，专门给理论和实验之间“牵线搭桥”。理论物理与其作为一种分类，还不如作为一种研究方式、分工方式，毕竟实验和理论两百年前是一家。到了高年级时候，看你喜欢、擅长哪种方式再选择，也不迟。
第二，如果题主想问，研究生期间理论物理要学什么呢？除了大家都要修的高等量子力学、广义相对论、粒子物理等等之类外，基本取决于你所学的领域，每个方向修的专业课不同，此外参加讨论课（Seminar）以及自己读文献是最主要的学习方式。
再回答第一个问题，理论物理的就业怎样？可以说大多数学物理的本科生毕业之后都转行了，大多数学物理的博士生毕业之后也转行了，只有极少一部分留在大学里做研究——所谓“对口工作”。虽说物理系毕业生最后的就业率和工资都很高1，但你得做好“物理系毕业等于没专业”的心理准备，因为你在所培养的是技能而不是知识，那些知识在工作上几乎完全用不着。因此物理系毕业生做五花八门的工作的都有，常见的转行领域有1：工程、医疗、法律、商业、金融，这就是与很多就业方向明确的专业很不一样的地方。但请记住，即使转行是常态，也是需要自己付出巨大时间和精力的。
图：校园招聘者给不同专业的本科毕业生开出的工资分布。来源：美国物理学会
最后附上两个目测靠谱的知乎回答：
思远，美国密歇根大学（University of Michigan）数学及物理系本科生，曾就读于复旦大学物理系：
因为不了解提问者的实际情况，这里进行分类讨论：
第一类：题主将在美国就读本科。大部分物理系并不会在本科阶段给出一个叫“理论物理”的专业。所以接下来讨论题主就读物理系的情况。我在美国的这一年里，时不时也收到创业公司招揽人才的邮件，里面常常说，“数学、物理、计算机科学的毕业生优先考虑”，可见念物理后本科毕业直接就业也是可行的。当然，现在H1B工作签比较难抽，并不推荐没有绿卡的同学这样做。计算机科学和工程学院的同学在毕业直接工作方面比物理系毕业生有竞争力多了。
如果题主在本科就读物理的过程当中发现自己好像不那么喜欢或者适合物理，那么研究生的时候可以根据兴趣选择计算机科学、工程学、金融数学等适合就业的专业，应该不难申——这里假定学物理的人数学和码代码能力不是太差。
如果题主在本科物理学习阶段如鱼得水，那么自然而然就要去念物理 PhD 喽，并且假设题主初心不变，在研究生院做理论物理的研究并且顺利毕业。理论物理的教职很难找（现在物理教职总体不好找，理论物理更加难找一些），博士后职位也有限，题主很可能会转行，这时候华尔街和硅谷应该有不少工作机会。大致就是，经过多年的历练，题主擅长数学建模和码代码，所以顺利转行了。当然如果继续在学术界呆着，最终当上教授、科研教学两手抓是一种可能；此外纯教书的职位也是存在的。如果在美国找不到好的工业界工作或教职，祖国母亲还有不少职位空缺，题主也可以回国发展。大致就是这样。基本建议就是，多学数学多学物理多学码代码！
第二类：题主将在中国就读本科。因为我在中国读过两年本科，所以大致知道一些情况。首先，如果真的热爱学术、想要从事物理研究，那么选择学校时物理专业的实力比学校名气更重要。其次，物理本科毕业以后的选择大概有如下几种：出国读博/读研（然后参见第一类后半部分，但是必须承认国内本科毕业的申请难度往往大于美国本科），保研/考研，直接工作。在这一过程中，题主有可能转了专业，也有可能继续学习物理。从个人在复旦的经验，一般最后三分之一的同学会出国，三分之一的同学会保研，还有三分之一会直接工作。
首先讲讲直接工作：室友曾经作为低年级学生在校园招聘会上了解物理系就业情况。然后发现，能对口就业的公司只有仪器公司。那么直接就业的同学都去哪了呢？毕竟工作以后很多东西还是要重新学起，所以大部分同学都不是对口就业的。复旦物理系同学如果想去各大银行，或者四大会计事务所，还不算很难。尤其是准备就业的同学，一般会在大三暑假申请实习。由于四大会计事务所笔试主要考逻辑推理题，所以理科生还是有一些优势的。也有同学早早就决定不做物理，于是努力参加各种商赛，热衷于各种社交与实习活动，成功来到很有名头的咨询公司，不过这和本科学物理关系不大了。去高中当物理教师也是个可行的选择，只是现在好多高中也只要研究生了。当然，直接工作也意味着，基本和物理再见了。
接着讲讲保送研究生的情况：首先得说明，其实复旦物理系同学很少有考研的。所以这里主要讲保送物理研究生和保送其他学科研究生的情况。
现在复旦内部的新政策是，在所有想保研的物理系学生中，以绩点（GPA）为主要依据，选出前N名，给予保研资格，往年的经验是一般绩点2.8到2.9是底线，不过新政策出台后竞争可能会激烈些。接着，已经拿到其他学校或本校其他院系录取（或是接收名额）的同学，如果也拿到了物理系保研资格，那么就可以快乐地保研成功了。而想要保送物理系研究生的同学，就要找导师并且接受面试。复旦物理系除了有一个医学物理的硕士生项目外，其他项目都是直博形式，所以需要三思啊。其实物理系有不少优秀导师，但是毕竟读博以后的出路一般，很少有人能够留校（因为现在名校海归太多了），所以不是很推荐。而且有些老师会热情地给大三优秀同学发邮件，劝说他们留校直博。同时很多物理系同学会努力转专业到别的院系读研，11级有去清华微电，清华经济的，12级同学们正在努力竞争复旦的经济学院和管理学院的专业硕士的接收名额（外系同学不能申请学硕），当然复旦微电也是不错的选择。
每所学校的政策不同，但是大同小异，想保研的同学还是要提前了解，好好考四六级，如果选转专业读研，最好有机会修一个第二专业或第二学位，如果这也没有机会那就多学一些目标专业的课程。
再讲讲出国的情况。当然不少土豪会选择转专业出国读硕士，虽然学费贵了点，但是拿一个国外名校的计算机硕士金融硕士什么的看起来前途很光明啊！毕竟这个世界需要的计算机类和金融类人才要远多于物理学工作者。如果一心想学物理，或者觉得转专业申请难度太大，那么主要就是出国申请美国的物理博士或者欧洲的物理硕士了。当然，香港也有一些不错的组。
个人对留美读博的情况比较了解，欧洲方面我只知道大三第二学期的时候就可以申请巴黎高师（全奖）了。所以主要讲出国读博的情况。
国内学校中出国读博申请成功率比较高的主要是北大和中科大，清华复旦南大也很不错，交大的情况个人不是太了解。但是！交大物理与天文学系有读两年本科后转学去美国杜克大学和马里兰大学读剩下两年本科（而且应该也能拿到交大文凭）的机会！而且交大密西根学院虽然以工程为主，但也有交大密西根学院2+2的同学转学（可以拿交大和密歇根大学两个学位）来到密歇根后进入数学系/物理系学习的！所以如果家庭条件允许，交大是个不错的选择。不过复旦和北大可以参加小卡（mini CUSPEA）考试，一般情况下，考到本校第一就基本能够去哥伦比亚大学读博（基本相当于从两校分别录取），第二名们就要看造化了，很可能会被录取到纽约城大，这样就还不如自己申请了。
同时，复旦物理系提供了不少公费去加州大学伯克利分校的短期交流（一学期）机会，是做研究套磁要推荐信的好机会。美中不足是这个项目隶属于伯克利大学继续教育学院，虽然实际上课是和本校学生一起，但是成绩单是继续教育学院开的，所以在申请的时候可能只有伯克利知道这些课的含金量。
此外，中科大和交大都有比较成熟的公费到密歇根大学或者加州大学洛杉矶分校做暑期科研的机会，复旦虽然有暑期科研机会但是可能这套体系没有那么成熟。清华北大应该也有许多的机会，但是我不是很了解。只是有一点需要提醒：学校有很多机会，并不意味着机会就是你的！大学期间还是要努力在系里GPA排到前列，有机会多做一些科研，学校如果参加CUPT的话这也是个很好地锻炼和展示自己的机会。当然，以上几点对于打算在国内读研读博的同学也是适用的。
当然，如果题主没能进入国内比较知名的高校也不用气馁。美国大学并不知道中国大学的录取是按照分数“一刀切”的。所以只要在自己学校成为顶尖学生，机会还是有很多的。如果家里经济条件允许，还可以选择在中国大学学习一到两年后申请转学到美国大学。我会说每年密歇根大学招的来自中国的本科转学生比新生还要多么！有很多转学生来自国内普通的211学校，二本的同学也有转学成功的。只是如果题主的学校物理不是很强，可能需要花比较多的时间自学，并且获得科研实践的机会相对会少一些。
至于理论物理主要学什么？其实本科阶段还是打基础为主。四大力学是最基本的，接下来量子场论呀广义相对论呀以及其他各种不明觉厉的东西我也不敢乱说。只是如果真心想做理论物理的话，请一定多学数学！多练习码代码！无论做理论物理还是实验物理还是奇葩物理，都少不了码代码！21世纪是码代码的世纪！而且练好代码以后好找出路呀。嗯所以就是这样。
梦溪，北京人，加拿大英属哥伦比亚大学（university of british columbia）物理系本科生：
理论物理学什么这个问题，可以参考北京大学物理系（http://www.phy.pku.edu.cn/under/plan/physics.htm）培养计划。四大力学（电动力学、理论力学、统计力学、量子力学）是基础课，然后会有计算物理、量子场论、广义相对论啊什么的课。数学方面除了线性代数、偏微分方程什么的是基础，其他的用到什么学什么就是了。我目前读的是理论物理倾向的专业，数学还会要求念两门实分析、两门复分析、群论、拓扑、微分几何什么的。我也认识好几个本科在国内念数学系，出国念理论物理的研究生的人。
但是其实实验物理和计算物理也很有趣啊！如果你还不知道理论物理学什么，感觉可能也并不是很了解这个领域，不如多探索一下物理的其他的方向 =) 。可以看看这个网址（http://physics.aps.org/browse/）上的文章感受感受目前的研究在做什么。如果英文不够好的话，可以看看下面淡名推荐的北大物理学院同学们的毕业论文题目。不过如果真的想做物理的话，英文读写能力好是非常必须的，上大学之后要多花点精力在英语上面。
就业前景方面，如果问的是博士毕业后找相关的研究教职，这在任何领域都不会太容易。一个段子：念第一门量子力学课的时候，老师上来的第一句话是“你们以后是不会成为物理学教授的”，底下一片哗然，然后才改口说“大概不会成为”。
不过连大学都还没上，不必担心这件事情啦！实在不行就转行嘛 =)
淡名，辽宁人，美国亚利桑那州立大学（arizona state university）家庭与人类发展系博士生：
前面三位同学都说得很好。我补充一句，可能有点跑题，我以前做过大学招生，印象中国内物理学比较顶尖的学校几乎没有在本科阶段专门开设一个理论物理学专业的。物理学的本科教育，一般还是希望通过四年的培养，使本科生具备扎实、系统的物理学知识，一定的研究能力，并且找到自己的具体兴趣。所以如果要我给对理论物理感兴趣的高中毕业生提建议，那么首先是要报考物理学水平较高的学校，其次是踏实把本科的课程学好，有条件的话多上一些数学和编程相关的课程，找做理论物理的老师做做本科生科研，学好英语，了解物理学的前沿问题，为后面申请理论物理最顶尖的研究生项目打好基础。在这个过程中，可能你对理论物理会有更深入的认识。
前面梦溪贴了一个北大的教学计划，我再提供一个好玩儿的：北大物理学院同学们的毕业论文题目。可以看看理论物理和非理论物理的同学们在校期间都研究了些什么=)
参考文献
- 一篇来自美国物理学会的报告： 此篇报告中另外提到，一份调查显示，从不同类型、不同规模的物理系毕业的本科生，他们找到工作的过程（包括接到几份面试、拿到第一份offer所花的时间、起薪高低）并没有差别（A survey of physicists 5 years after earning their B.S. shows that size or type of the physics department has no effect on their obtaining a career path job; their working in a Science, Technology, Engineering or Math job; the number of interviews, time spent looking for or number of offers for a first job; their perception that a physics degree helped them get a first career path job; the number of college or university resources used to find their first career path job; and the first salary offer when controlled for type of job, experience, degree, and gender.）
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