物理系簡介……的一半

　　提到物理，我猜（？）一般人第一個想到的，就是天文物理吧？只要是牽涉到宇宙萬物的運作原則，就是天文物理。舉凡：黑洞的生成、星系的運動、宇宙最終命運　（有興趣可以查查）……都是天文物理的部份。

　　比如2017年第二次發現的超重雙黑洞系統，就是天文物理的範疇。超重雙黑洞是什麼？黑洞，其實也是星體的一種，具有質量。超重黑洞在定義上，擁有太陽100000~1000000000倍的質量。而超重雙黑洞，就是兩個這麼重的黑洞繞著彼此質心運轉的系統啦。[2]

　　凝聚相，指的是由大量粒子組成、且粒子間交互作用較強的一種「相」。例如說，固態跟液態，就是最大宗的凝聚相。 [3]甚至可以說，除了氣態，其他態都叫「凝態」。（至少我找不到反例，有的話還請糾正我）

　　凝態物理中又有一個小領域很著名：固態物理。比如說，你手機裡的半導體，就在固態物理的範疇內。

　　凝態物理是應用非常廣泛的一個領域，甚至常與業界關係密切。

　　舉個新穎材料的例子，「隨機雷射」。隨機雷射跟一般的雷射有什麼不同呢？你打開雷射筆，會發現射出的雷射是「一束光」——我們稱之為「高指向性」。

　　但是「隨機雷射」呢？因為他具有跟一般雷射不一樣的機制 [4]，導致他擁有媲美雷射的強度、卻能跟日光燈一樣廣角，成為學術界致力研究的材料之一。

　　中高能物理，又稱「粒子物理」。探討的是基本粒子之間的交互作用，以及他們如何建構我們熟知的物理世界的。

　　什麼是基本粒子呢？比如，電子、夸克、光子這些「不能再被切割」的粒子，就是基本粒子。

　　舉個例子，2013年的諾貝爾物理獎，頒給了提出「希格斯粒子理論模型」[5]　的兩位物理學家。而希格斯粒子的存在呢，可以解釋為什麼有些基本粒子有質量、有些卻沒有。

　　其實這個小領域我是借用了中研院的分類法啦，見中研院物理所生物與動態系統組網站。[6]

　　這個小領域的人們在做什麼呢？生物物理，顧名思義，就是生物加物理。物理學家用他們力學、電磁學分析的角度，去切入生物的行為。所以他們常會拿生物做一些奇怪的事情（無誤），比如把細胞打成泡泡打進孔洞裡看他怎麼長 [7]（乍聽之下我覺得蠻歡樂的），對。

　　而動態系統呢，指的是使用數學去描述在一個空間內，所有的點如何運動。

　　我們來舉個物理學中動態系統的例子吧。假設今天有一條DNA鏈，他想要通過一個個擁有些微吸引力、排列整齊的圓柱體。像這樣：

　　那麼，當圓柱狀之間的距離越近，你的直覺是否告訴你，這條DNA鏈會越難通過這些圓柱狀呢？

　　欸，你的直覺不錯，可惜物理有時候不是那麼的符合直覺。要不然大家物理應該都會考一百分（X）

　　根據科學家的研究 [8]，當圓柱狀帶有的吸引力稍微大一些的時候，圓柱間距離越靠近，DNA反而會變得像你小時候玩的黏黏人玩具（這個），從一個圓柱體「黏」到另外一個圓柱體上，這樣匍匐前進。是不是也很像白血球在細胞組織間的遊走運動呢？

　　沒錯，為什麼生物物理跟動態系統如此重要？因為這樣的研究在生醫領域，扮演了重要角色。用數學與物理角度探討生物，可以帶來許多新的結果。大家可以參考這篇介紹。[9]

　　這是真的。你們的高中物理，與國中物理有很大的重疊外，還常常計較於一些枝微末節的計算。比起斤斤計較於高中物理的成績，我寧願你們多多讀課外讀物。

　　物理是很吃重數學的一門學問。其中，矩陣（線性代數的一部分）跟微積分又尤其重要，高中物理可以不好，但基本的數學功夫還是要顧好喔。

　　我認為這是最基本的科學精神。做物理，其實就是試圖解釋自然、保持好奇心探索的過程。所以隨時開放心胸去學習、去查證、去懷疑，對做科學來說是好的。