中興大學 物理學系 張凱甯

高中自學六年 我從物理探索人生本質

從小性格嚴謹、父母皆為國中老師，生長在重視教育的環境之下，並沒有讓張凱甯走上高中體制，他更常思考的是「優秀的本質是好成績，還是受到師長的認可？」而後選擇自學六年，因為知道自己有能力做更多。對物理始終不減的熱忱，也伴他走過了同等學力檢定、學測與個人申請之路，最終考上國立中興大學物理學系。入學後，除了年年領書卷獎，凱甯更於畢業後推甄上臺大研究所，渴望以研究員的身分，致力改善臺灣的高教與科研環境。

資源與樹木林立—中興大學介紹

中興大學位於台中市，校園清幽、生機盎然，擁有惠蓀、新化兩座林場。除了以農業聞名，更是一所綜合型大學，校內涵蓋了 12 個學院、95 個系所學程。因應課程需求，校內也設有貴重儀器中心，諸多實驗器材如表面分析顯微鏡、核磁共振儀，皆開放學生申請使用。校際交流部分，中興的海外姊妹校橫跨五大洲，包含德國柏林工業大學、慕尼黑大學、美國加州州立大學等，有分春季與秋季入學，交換機會眾多。

獎學金方面，則有理學院獎學金、赴外獎學金、論文獎勵等，其中，理學院獎學金包含興理優良獎、興理傑出獎和興理科學獎三種，凱甯就曾分別申請到五千、八千及兩萬五千元的金額。而校內工作機會除了課堂助教，也與各領域配合產學合作計畫，若有興趣皆可把握機會申請。（更多資訊請上興大國際事務處、中興大學網站查詢）

物理好難？是世界不簡單

「物理是我追求真相的方法，它會以客觀、量化的角度，去思考萬物運作的原理。」凱甯分享，許多人覺得物理難，是因物理學家通常以數學為語言，他們會透過可量化的算式，來解釋這個鮮豔立體的世界。因此，讀物理不需要很聰明，但要有整合與領導研究過程的能力，也就是說，將實際情況簡化，利用抽象的思維和物理圖像，推導出正確公式，藉此探討萬物之本質，就是物理學的主要目標。根據此理，從物理系視角而言，世間萬物的本質和變化規則，也可簡化以質點、粒子描述，並透過量化運算及歸納，延伸至許多工程上的應用。在未來出路方面，除了繼續深造學術領域，也能前往科技業擔任廠務、製程工程師等職務，可說是目前的就業趨勢。

中興物理系四年學什麼？

中興物理系有分一般物理組與光電物理組，學測申請時即可進行選組，一般物理組較重視基礎物理，光電物理組則聚焦更多光電課程，兩者的共同點在於，四年課程皆圍繞理論力學、電磁學、量子物理與熱統計物理四大類力學，且於大一期間的必修多有重疊，包含初等物理數學、普通物理學、近代物理、微積分等，可以對應到 18 世紀牛頓等人發展的古典力學，其中，微積分是做研究時重要的深層推理基礎。到了大二，進入專業基礎知識，一般物理組的差異必修有理論力學、基礎物理實驗；光電物理組則有較多電磁、電路學、應用電子學等電類實驗，對應到 19~20 世紀初愛因斯坦等人發展出的相對論、量子觀念。凱甯表示，電磁學融合了向量、微積分和電物理，數學式頗複雜，建議搭配原文書學習效率更佳。

大三開始，是物理學最精華、卻最具挑戰性的階段，一般物理組有量子物理、熱統計物理等必修；光電物理組則新增更多光學相關的實驗課程，可對應到 20 世紀中後量子物理的盛行期。到了大四，逐漸接軌現代趨勢應用，課程也延伸至半導體、凝態固態材料、量子電腦等領域，課程包含星系天文物理、量子計算與資訊、半導體物理及量子力學等等，其中，星系天文物理可前往鹿林天文台觀星，是難得的體驗。綜觀四年課程，凱甯認為，從理論發展到實際應用，相同概念會重複出現，關鍵還是在於如何串聯所學。（想進一步了解課程內容，請點選「科系」章節鈕觀看）

這堂必上

「我推薦大二的近代物理、大三的量子物理，以及大四的量子計算與資訊。」凱甯說，這三堂課就像是量子物理的前導、基礎理論到實際應用。首先，近代物理會開始認識相對論，也就是無法超越的極限—光速，以及量子物理的開端—黑體輻射，算是初步脫離高中程度的物理；量子物理則較適合喜歡挑戰自我的學生，「這堂課是公認的大魔王關，會用非科普性的方程式、線性代數來解釋量子物理的領域。」而說到量子計算與資訊，凱甯分享，這堂課會使用 Python 軟體，進行數值運算與物理模擬，在物理系大量的實驗課中，是非常實用的分析工具，也有助於數學符號與程式語言之間的轉換邏輯訓練。

USR 大學社會責任、物理實驗助教

除了埋首於數學運算及實驗的象牙塔、加入天文研究室，凱甯還主動參與 USR 大學社會責任，擔任活動助教與隊輔，透過 mBot 機器人，教小朋友寫程式、一邊玩機器人，將所學應用於日常生活。此外，他也協助外系的普通物理實驗課，擔任隨堂助教，練習以較通俗、開放式的方法解釋複雜理論，對此，以研究員為志向的凱甯獲益良多，也從中學到如何因應不同年級程度，教授博大精深的物理知識。

天文研究室開啟意外的彎路

由於系上加研究室或實驗室的風氣蠻盛行的，凱甯本來想加入量子相關的研究室，卻被教授拒絕。「由於自學經驗，我知道有能力的人永遠不怕沒人要！」修了普通天文學後，他選擇加入天文研究室，教授是日本人，極具挑戰的全英語與多國籍的研究環境，主要研究在分析電波爆發成因與探索宇宙膨脹，工作內容以公式推導、程式作圖與數據分析為主，凱甯分享真的就是在探索人類知識的邊緣，卻也讓想做量子研究的他開啟其他未來的可能性。

自學不意味放棄 繞路的風景也很美

回首自學六年的經驗，凱甯沿路摸索龐大未知的物理領域，他分享，「科學真的不容易，我的研究僅是提供一個大哉問中，其中一種可能的解決方法而已。」臺灣科研的窘境，便是資源、經費少，在自學過程中，多少會被大環境侷限了個人選項。然而，繞路的風景也很美，凱甯認為，多虧這趟探索人生的課外經驗，加速了他的學習馬達，比起「應該做什麼」，為自己留點空白、思索「為何要做」，才是邁向終點的唯一路徑。