PART 1:關於就讀中原大學物理學系的經驗分享
「先做再說」是我目前的人生信條
「我常戲稱自己內心的小宇宙很豐富,對許多事情抱有憧憬與幻想。」這樣的黃柏翰,渴望了解事物的原因,卻因此與同學格格不入。「中學時候,同學著重的是『如何解題』,可是我想了解『為何會這樣』。」
「大學的物理訓練教我如何剖析問題,探討這些簡單問題的根本原因。」進入中原大學物理學系後,柏翰迎來人生第一個轉捩點。再者,過去曾經因為「過動兒」身分而憂慮他人異樣眼光,柏翰趁著升大學的暑假至美國體驗語言學校,文化衝擊讓他深刻明瞭「不一樣才正常。」每個獨立個體勢必樣態各異,無需為自己的特別感到害怕。
「我希望未來去美國攻讀物理博士學位。」四年飛逝,柏翰還是享受探討、剖析問題原因的過程,依舊熱愛物理;而放眼未來,擁有自己小宇宙的他沒有忘記要為這個世界帶來改變:「我期望可以留在學術界,成為為世界做出貢獻的人!」。
中原大學:環境優美的老牌基督教大學
「中原大學前身叫做中原理工學院,系友進入業界都取得相當不錯的成就,也會提供學弟妹莫大的幫助。」在柏翰的眼中,「老字號」是中原大學重要的特質。中原大學的校地不大,但這對於柏翰來說實是優點,「我們可以快速穿越各個建築物至不同學院修課或串門子。」此外,他觀察到中原大學的環境優美,「學校花費許多心思在整頓校園環境。」最特別的活動莫過於每年跨年,學校都會施放煙火與學生一同慶祝新年!
「只要主動詢問或爭取,學生獲得的資源一點都不亞於國立大學。」柏翰列舉,像是想去美國留學的他留意到學校備有「免費英文一對一指導」,提供托福或 GRE 等協助;其他資源尚有校醫、免費音樂會等。此外,中原大學與多國合作姐妹校,各系合作的大學不盡相同,學生們都可以主動詢問出國交換的機會。
中原物理系解密:四大力學的簡化學習
「申請中原物理系之時,就必須決定就讀甲、乙哪一班。」柏翰簡介,以專精的領域來分,甲班為物理組,專精理論,透過數學來描述物理現象,熱愛研究理論以理解事物本質的他即是選擇甲組。至於乙班則專精於材料,從固態物出發,理解材料內發生的物理現象;因此,固態物理對於乙班來說是非常重要的科目。
柏翰表示,學習物理是透過嚴謹的定義來了解事物的本質——比起發現問題而只關注「解決問題」,物理系的學生更重視「問題或現象為何會發生?」的治本探問。而中原物理系的核心課程為四大力學:古典力學、電動力學、量子力學、統計力學。「大學就要學習四大力學了?沒錯!可是不用擔心,那真的很難,因此系所將課程簡化為:力學、電磁學、量子物理、統計物理。」柏翰表情誇張地說明。(學長針對各個科目皆有精彩的舉例!請點選「科系」章節鈕觀看)
一個物理系兩個領域:甲、乙二班的核心課表
「基本上,甲、乙兩班的大一課程都相同。」柏翰列舉系上大一的課程,開設普通物理、普通化學、微積分、計算機概論⋯⋯。大二課程便因應甲、乙兩班專精項目的不同而有所區別,除了電磁學、應用數學得修習一學年,甲班的力學亦是較為深入的一學年課程;乙班上、下學期則修習基礎力學、電子學及其實驗。
大三的課程更加分流,兩班皆必修一學年的量子物理、近代物理實驗,甲班的課程開設熱物理、統計物理,乙班的課程有基礎熱力學、統計物理光學、光學及其實驗。大四則沒有必修課程,學生們於此階段多為各自修習想要專精的領域。柏翰以自己在甲班的課表為例,大四的課程多為數學、量子、天文領域,諸如高等物理數學、量子資訊、天文學導論、探索黑洞等;乙班的選修課程則屬於材料科學、光電元件領域,開設半導體物理導論、光電元件、光電系統、固態物理導論等。
務必好好使用的資源:實驗室、獎學金與交換學生
為培養學生的多元發展性,中原物理設有佰鴻工業就業學程、尖端半導體材料的合晶科技就業學程、晶彩科技就業學程(以上三學程包含暑期實習,藉以讓學生與業界結合), 以及最新推出的先進量子計算與資訊科學專精學程。 柏翰特別談及,系上專攻「理論」或「實驗」的教授人數相當,不論要進業界工作或持續進修,皆能給予幫助。此外,系上研究室領域遍及光電物理、材料物理、理論物理,提供學生多元的選擇。
「鼓勵大家一定要好好使用中原物理系資源,將繳納的學費使用夠本!」柏翰舉獎學金為例,不含括校方的成績優異獎學金,物理學士班即有系友獎學金、許書刀/蔡秀華獎學金、詹國禎系友獎學金。最後,系所尚提供交換學生的名額,學生得以申請至日本、美國等國家交換一年。
從程式語言到半導體產業:你想不到的物理系!
「為何物理系學生要會寫程式?」柏翰解釋,許多物理數據都是以千、以萬計算筆數,當然需要程式輔助,甚至還有一門「計算物理」課程;不論是資料處理、分析與作圖的 Python,處理文書編輯排版以投稿國際期刊的 LaTex,甚至是更嚴謹的語法 Fortran,都是他會使用的工具。
「物理系就業出路很廣,不只是當物理老師。」說起物理系迷思,柏翰特別解釋;以積極設廠的台積電為例:當台積電持續將製程推進為三奈米、兩奈米,電子就不再是電子,而會以「波」呈現,產生穿隧效應,導致漏電。這時就需要有紮實電子學、電動力學、量子力學基礎的物理專業者來攻克難題。柏翰回憶,台積電亦多次將招募車開進中原大學徵才。
就此延伸相似科系的比較,台積電對於「物理系」與「電機系」人才的需求不同。物理系學習四大力學與物理數學的基礎知識,可能會做製程、磊晶、晶片檢測等工作;電機系則是鑽研電子學、電路學、電池學、工程數學,多從事半導體設計與封裝。至於物理系與「電資系」的差別在於,電資系重視寫程式,學習資料結構,要懂得「創造」程式語言、優化演算法;物理系則是「應用」電資專業者寫出的程式。
其實物理系就做兩種工作:你想得到的,與你想不到的
「簡單區分,未來出路就是研究與業界。」中原物理系的甲班專業偏理論,因此甲班學生畢業後繼續做研究的比例較高,像是博士後研究、研發工程師;乙班強調材料的理解與應用,畢業以後大多擔任光電工程師、製程工程師等。
柏翰笑說,每當別人問起物理系出路,他總回答「想得到」與「想不到」兩種。「想得到的工作就像工程師,想不到的就是模型建構、軟體工程師等。」模型建構不單指數學模型,亦可以做「經濟模型」,甚至還有一門理論為「經濟物理」;在疫情期間,美國一所大學的防疫政策,正是請物理系教授建構模型,而校內所有防疫政策就按照模型預測的建議來發布與修正。最後,因為物理系學生會接觸到許多程式,所以部分學生畢業亦會擔任軟體工程師。
學長推薦課程:力學、統計物理、非線性動力學
「力學就力學,為什麼要分那麼多呢?」柏翰推薦的第一堂課程為大二必修的「力學」,學習牛頓力學、拉格朗日力學、漢米爾頓力學的差別;一旦熟知且深諳如何利用不同的力學理論,學生將更精確且省時地描述物體的行為。除卻深奧的理論教學,力學課堂亦會介紹與計算實質的應用,例如:如何考量摩擦力、拋射角、地球自轉以準確發射砲彈,柏翰甚至算出透過重力的彈弓效應將人彈射至預定的火星軌道上的點,「人若提早 47 天出發,就會與火星相遇在特定的那個點上!」
大三必修的「統計物理」是以統計來了解、描述與統計大量物體的行為。「幾百、幾千不在我們的統計範疇,我們要統計的是亞佛加厥數那個等級的,10 的 26 次方、30 次方甚至更多的粒子,該怎麼統計呢?」柏翰強調要「不看單一」,藉整體平均狀況來了解大量粒子的運動規律,譬如高中學過的「氣體動力論」就能以統計的角度得到公式。
至於大三選修的「非線性動力學」是柏翰非常喜歡的一門課。非線性即是導函數含有高於一次項的方程式,簡單來說,若是描述變化的方程式為非線性,只要改變微小的初始條件,都會導致無法預測的結果,此即「渾沌現象」 ,而眾所皆知的「蝴蝶效應」乃一例。
為自己創造學習環境:國際英語演講社與美國讀書經驗
「國際英語演講社可以給我一個講英文的環境。」柏翰笑憶自己調皮,過去參加社團博覽會時,假裝為聽不懂中文的外籍生,讓旁人以英文與他溝通;恰好,柏翰遇見「國際英語演講社」的社員透過流利英文接起對話,更被社員以「創造英語學習環境」的理由說服入社。「英文不是一個學科,而是一個語言,多去接觸,或許你會發現舒適圈外也有舒適圈。」柏翰藉由自身的經驗談,鼓勵有志學習英文者勇於跨出第一步,挑戰上臺說英文,或許每個人的舒適圈都比想像中還大。
當年柏翰抱著「初生之犢不畏虎」的心態,趁著升大學之前的暑期前往美國的短期語言學校;不願只是「玩玩」而已的他,連申請住宿都特地要求不與華語使用者同住。而美國重視「獨立個體」的文化性,使柏翰深刻體悟「即便活在群體當中,人還是要活出獨立個體的樣態」,同時見識到美式文化「不怕犯錯!沒有笨問題,只有不願意問問題」的自信底蘊,「Not all right is alright!」讓柏翰頗受啟發。
即便別人不懂你,別忘記還有你自己懂你
「讀書是對自己很好的投資,讓你不會因為無知而被限制,才能有自由去選擇想做的事。」柏翰認為,讀大學不見得是必要選項,但是讀書將對個人產生重要影響;當然,讀書不是唯一的一條路,找到自己的興趣,別被主流影響也是要事。
若是難免迷茫,柏翰建議「只要對明天感到期望,保持熱情,一定會找到出路的!」走過畏懼他人眼光的路途,現在的他已經不會因為他人而忘記自己獨一無二的元素。面對自己的明天,他堅定對自己說,「願你依舊記得要改變世界的初心。」