물리학과

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1 개요

대학교의 학과 중의 하나로 물리학을 가르치고 연구한다. 자연과학대학 중에서 성비가 균등해지고 있는 화학,생명과학과와는 달리 여전히 남초.물리학과에 적을 둔 사람들은 지겹도록 이렇게 말할 것이다. 공대와는 다르다 공대와는!

연락이 끊긴 친구로부터 문제 풀어달라는 연락이 온다 카더라

2 주요 교과

아래에 열거한 과목들의 이름은 학교에 따라 다를 수 있다.
dc인사이드 물리학 갤러리 추천 교재 목록

2.1 학부 과정

  • 역학 : 물리학에 있어서 기본 중의 기본 과목이다. 고전역학이라고 구분되어 불리기도 하며 일반물리보다 심화된 내용을 다룬다. 비관성계, 관성텐서, 라그랑주 및 해밀턴 역학, 파동방정식 등이 등장. 일반물리 때 다 했다고 쉽게 여기다가 시험 때 피보기 딱 좋은 과목이다. 보통 1,2로 나눠 1년동안 배운다.
  • 전자기학 : 역시 일반물리보다 심화된 내용을 다룬다. 맥스웰 방정식만이 아닌 전자기파 이론, 특수 상대성 이론[1]까지 배우게 된다. 타 과 학생들(특히 전자공학분야 학생들)이 많이 들으러 온다. 해당 학과에도 개설되어 있지만 보다 심도 있는 내용을 배우고 싶어서 물리학과 수업을 듣는게 아닐까 싶다. 이것도 보통 1,2로 나눠 1년동안 배운다.
  • 현대 물리학 : 일반물리과 양자역학의 중간다리 쯤 되는 과목. 일반물리에서 다루던 현대물리 파트를 심화해서 배운다. 현대물리학의 진수이자 물리덕후들이 가장 관심있어 하는 분야인 양자역학의 맛보기를 할 수 있는 과목인지라 이 역시 타 과 학생들이 꽤 들으러 온다. 걔중에는 자신의 전공과 딱히 관계없지만(가령 건축과 학생이라든지) 오직 물리학에 대한 관심때문에 들으러 오는 경우도 꽤 앴다. 이것도 보통 1,2로 나눠 1년동안 배운다.
  • 수리물리학 : 항목 참고. 간단하게 말하자면 물리학도를 위한 수학이라고 보면 된다. 이것도 보통 1,2로 나눠 1년동안 배운다.
  • 양자역학 : 본격적으로 슈뢰딩거 방정식에 기반한 파동역학을 다루게 된다. 하지만 양자역학 항목을 보면 알겠지만, 이것조차도 발뒤꿈치의 때 수준이다.(...) 이것도 보통 1,2로 나눠 1년동안 배운다.
  • 열물리: 열역학 1, 2, 3 법칙을 배우고 열기관의 효율등을 배운다. 여러가지 자유 에너지와 기체의 상태 방정식을 배운다.
  • 통계역학 : 주로 평형 통계 역학을 배운다. 여러 입자들로 이루어진, 자유도가 큰 계가 평형 상태에 있을 때의 온도, 압력, 화학퍼텐셜 등의 거시적 평균 물리량을, 각 원자의 미시적 상태의 에너지를 주는 계의 해밀토니안에서 시작하여 유도한다. 평형 상태에 있는 고립계, 닫힌계, 열린계 등을 다루며 작은 캐노니칼 앙상블, 캐노니칼 앙상블, 큰 캐노니칼 앙상블 방법을 배운다.
  • 광학 : 빛에 대해서 배운다. 전자기학과 연관이 있는 과목. 왜냐하면 빛 역시 전자기파이기 때문.
  • 고체물리학 : 고체의 결정 단위에서 생기는 물리 현상을 배우며, 반도체에 관련된 이론을 배운다. 양자역학이 약간 필요하며, 요즘 연구가 매우 핫한 분야다. 우리나라 물리학과의 연구 대부분이 이 쪽에 집중되어 있다. 물리학계가 우리나라 반도체 산업 발전에 일익을 담당하였다는 말이 괜한 말이 아니다. 고체물리학의 상위개념으로 응집물질 물리학이 있다.
  • 전산물리 : 물리 현상들을 컴퓨터 프로그램으로 모델링하는 기초를 배운다. 어떻게 보면 수학과나 공학 쪽의 수치해석과 비슷한 과목. 보통 선행과목으로 C언어 기초를 배운다. 문제는 전산물리 배울 때쯤이면 먼저 배웠던 프로그래밍 기초가 깨끗하게 비워져있다.
  • 물리실험 : 보통 여러 학기에 걸쳐 진행하며, 이 쪽도 화학이나 생명 쪽 못지 않게 빡시다. 옛날의 실험물리학자들의 근성(...)을 느낄 수 있는 과목.
  • 물리계측실험 : 물리학과는 다소 거리가 있는 다소 이질적인 과목이다. 실제 연구 환경에서 실험을 진행하기 위해 필요한 각종 회로 관련 지식들을 실험으로 익히는 과목으로, 역시 실험과목인 만큼 빡시다.(...)

2.2 대학원 과정

3 물리학도들의 성향 및 이미지

N.E.R.D
세간에 퍼져 있는 자연대생들의 이미지의 대부분은 물리학과에서 만든다고 보면 된다. 즉 일반적인 자연대생의 이미지 = 물리학도의 이미지라고 봐도 무방하다. 간혹 '자연대생들에게 "너 공대생이지?"라고 물어보는 것은 실례다'라는 말을 들어본 적이 있을지도 모르겠다.쉘든: 차라리 금문교 통행료 받는 사람이라고 하지 그래?이 말은 물리학과에도 그대로 아니 물리학과에 더 크게 적용된다. 이는 물리학과 특성상 일반인들이 물리학과 공학(그 중에서도 특히 기계공학)를, 나아가 물리학과를 공대와 구분하지 못하는/않는[3]일을 지겹게 겪고 있으며, 물리학과가 자연대의 모든 학과 중에서 학문적 자존심이 가장 강한 학과이기 때문이다.

다만 수학과에 대한 시선은 좀 미묘한데, 대체로 다음과 같은 2가지 시선이 나온다. '너희는 물리학의 발전에 사용되는 도구일 뿐이지!' 또는 '그러고 나면 불쌍한 우리 물리학자들은 수학자님들께서 새로운 수학을 들고 나오시길 기다릴 뿐이죠, 헤헤.' 사실 어느 쪽이든 맞는 말이긴 하다[4]

다만 그렇다고 물리학과를 "실생활과 관련 없이 이론이나 파고드는 곳"이라고만 보면 큰 오산이다. 왜냐하면 지금까지 듣도 보도 없는 전혀 새로운 종류의 공학기술을 개발할 때에는 물리학과 출신 인재들이 절대적으로 필요로하기 때문이다. 반도체나 무선통신 기술을 처음 개발할 때는 해당분야를 알고 있는 다른 연구원들이 아무도 없었고(기존에 없었던 기술이므로 당연히 공대에서 가르칠 리가 없다) 물리학과 출신 연구원에 의해 하나의 "공학"이라는 학문이 정립되었던 전례가 있다[5]. 지금도 양자컴퓨터와 같은 새로운 공학의 기틀을 다지는데 물리학과 출신의 도움이 클 것이라는 의견이 대부분이다. 너무도 당연한 얘기지만, 기초과학은 응용과학의 어머니인 셈이다. 기초과학 없는 응용과학의 성립과 발전은 있을 수 없다.

물리학과에는 (여타의 학과들이 그러하듯) 적성에 상관없이 그냥 점수에 맞춰서 입학한 학생들도 있지만, 정말 물리학을 공부하고 싶어서 오직 물리학과만을 바라보고 입학한 학생들 물리덕후들도 상당히 많다[6]. 그리고 후자에 해당하는 학생들 상당수는 자연에 대한 호기심과 그에 대한 열정을 정말로 극한까지 끌고 갈 수 있는 학생들이다. 이 문서를 읽는 당신이 물리학도이든 아니든 한 번 스스로 자문해 보라. 배우는 건 장난 아니게 빡세고, 그러면서 아직까진 산업에 바로 연결되는 것이 아닌 분야도 꽤 많고[7][8], 그러면서 이론물리학을 할 경우에는 눈에 보이는 세계에 대한 연구는 어느 정도 마무리 된지라 새로운 학문적 발견을 하려면 원자 미만의 미시세계를 파고들거나, 아예 우주를 이루는 기본 힘 자체에 대한 원리를 탐구하거나, 아니면 양자역학과 우주론을 하나로 아우를 수 있는, 하지만 아직은 단지 이론으로만 존재할 뿐인 초끈이론을 연구하든지 아니면 그냥 실험물리학 쪽에서 구르든지[9] 하는 무지막지한 분야로 파고 들어야만 하는, 그런 곳을 자기가 스스로 원해서 지망한 자들이다.

물리학과 학생들의 열정을 이야기할 때 이런 사실 말고 무엇을 더 이야기해야 할까? 그리고 양자역학과 우주론으로 대변되는 현대물리학은 일상 세계 우리 눈으로 보이는 세계에 대한 연구가 아니라고 해서[10] 공학과 물리학이 동일 선상에 있는 학문이 아니라고 생각하는 경우가 꽤 있는데, 양자역학과 우주론을 인간이 제대로 이해하는 시점이 오면 '양자공학'이나 '우주구조공학' 같은 학문이 생기게 될지도 모르는 일이다. 지금 당장 산업에 응용되지 않는 원리나 이론일지라도 나중에는 어찌될지 모르는 법이다. 가령 뉴턴이 운동방정식을 발견했을 때, 그것이 오늘날 이렇게 많은 산업에서 활용될지 상상을 못했을 것이다. 또한 당장 양자컴퓨터를 보자. 그리고 일반인들에게 교양 물리학이라면서 가르치는 것들, 그러니까 지레의 원리라든지 빗면의 원리라든지 마찰 계수라든지 하는 것은 이제는 물리학과 뿐만 아니라 공대에서도 주요한 내용으로 배운다.

4 입학 관련

대부분의 대학에서 대체적으로 낮은 입학 선호도를 보이고 있지만, 학교수준에 따라 사정이 조금씩 다르다[11] 입학 선호도 면에서 같은 자연대의 수학과와 자주 비교되곤 하는데. 그래도 대부분의 대학에선 수학과가 물리학과보다 더 선호되는 편이다. 그 까닭은 수학과에는 경제/금융 관련 직종으로 진출하거나 다른 자연과학/공학 전공을 같이 공부하고 그 쪽 대학원에 진학하는 것을 전제로 오는 학생들이 꽤 있는지라 최상위권 대학의 수학과는 웬만한 하위권 의대에 필적하는 수준의 입결을 자랑하는 곳이 있기도 하는 반면, 물리학과는 배우는 내용 자체가 수학과보다 더 덕후적 취향을 많이 타기 때문으로 보인다.

우선에 물리학은 논리적인 사고와 직관을 모두 중시한다. 아인슈타인의 특수상대성이론이 오직 사고실험에 의해서 만들어졌다는 사실을 생각해보라. 그리고 떨어지는 사과에서 중력을 착안한 뉴턴을 생각해보라. 또한 케플러는 행성의 운동을 관찰하다가 추상적인 법칙을 생각해냈다. 논리적인 사고를 중시하는 사람들은 직관은 일부러 배제하는 경우가 많고, 직관을 중시하는 사람들은 논리적인 사고의 중요성을 간과하는 경향이 있다는 것을 생각해 보면(...) 참고로 논리적인 사고나 연역적인 사고를 좋아하는 사람은 이론물리학 쪽이 적성에 맞다고 불 수 있고, 직관적인 사고나 귀납적인 사고를 좋아하는 사람은 실험물리학 쪽이 적성에 맞다고도 할 수도 있다.

사실 요즈음에는 이렇듯 선호도가 많이 낮아졌지만, 과거엔 최고의 입결을 자랑하는 과 중 하나였다. 수많은 학생들의 희망학과가 물리학과였으며, 단적인 예로 예비고사, 학력고사 수석 중 문과는 대부분 법학과, 이과는 대부분 물리학과에 들어갔다. 그리고 요즈음에도 선호도가 그리 낮다고 볼 수 없는게 서울대학교의 경우를 보면 물리천문학부의 입결이 의예과, 치의예과, 수리과학부를 제외하고 항상 최상위권에 위치한다.물론 연고대 아래부터는 입결이 확확 떨어진다.

중하위권 대학의 물리학과에는 물리학에 관심도 없으면서 정말로 학교 간판만을 따려고 해당 대학내에서 상대적으로 입결이 낮은 학과인 물리학과를 지망한 쩌리들이 모여 있는 경우도 있다. 하위권 대학으로 갈 수록 이런 경향은 더욱 심해진다. 그렇게 물리학에 아무 관심도 없는 경우라면 적성무시하고 입학하기보단 차라리 학교네임밸류를 낮추로 상대적으로 취업잘되는 공대 등에 진학 하는 것이 좋을 것이다 한편 일부 사립대학에서는 입결을 높이기 위해 물리학과를 공대의 기계과 및 유사학과 등에 파이널 퓨전한 학과를 만들거나 응용물리학과 등으로 학과명을 변경하기도 하였다.

5 졸업 후 진로

'순수학문 전공해서 취업이 되겠냐'는 오해에 항상 시달리는데, 공대 출신이 지원가능한 일자리의 상당수는 물리학과 출신도 지원이 가능하므로 복수전공 안해도 취업 잘 된다. 삼성전자 DS사업부에서 다수 채용하는 전공 6위가 바로 물리학과다. 다만 공대에 비해 학사보단 석사가 더 대접받는다.

공학 쪽을 복수전공하거나 대학원을 공학 쪽으로 진학한 경우에는 학부/대학원에서 공학만 전공한 사람보다 나름 경쟁력있는 스펙이 될 수 있다. 공대 대학원으로 간다면 기계, 전기, 재료쪽 대학원이 가장 일반적이다.

전공과는 상관없지만 컴퓨터 코딩 쪽에서도 뽑아가는데, 석사 졸업 즈음엔 컴퓨터 코딩에 익숙해지기 때문이기도 하지만 실제로 컴퓨터 학과가 없던 시절에는 물리학과에서 컴퓨터를 배우기도 하였다. 컴퓨터학과의 교수들이 종종 물리학과 출신인 이유도 여기에 있다. [12]에 컴퓨터 코딩이 필요한 분야[13]에도 취업할 수 있다.물리학 석사 학위까지 가지고 코더가 되려 하다니
  1. ↑ 여기서 전자기학이 어떻게 상대성 이론에 영향을 미쳤는지를 배우게 된다.
  2. ↑ 대학원에서는 양자장론이라는 분야에 대해서 배운다. 양자장론이란 자연계의 4가지힘중 양자역학적으로 통합된 3가지힘(전자기력,약력,강력)에 작용에 심도있게 배우고 표준모형의 입자의 성질에 대해서 자세히 배운다.
  3. ↑ 사실 못한다고 보는게 더 맞을 것이다. 특히 7차 교육과정 이후 고등학교에서 문과 이과간의 장벽이 더 높아졌고, 7차교육과정이후 전면적인 선택과정체제가 도입되면서 이과생이더라도 물리를 선택하지 않는 한, 물리를 전혀 공부하지 않고도 고교를 졸업할 수 있게 되었기 때문에 일반인들의 물리에 대한 이해는 갈수록 더 얕아졌다고 할 수 있다.
  4. ↑ 양-밀스 질량 간극 가설, 나비에-스톡스 방정식 등등 수학의 여러 난제들이 물리학과의 접점을 맺고 있다. 비교적 최근에 풀린 난제 '푸앵카레 추측' 도 페렐만이 물리학에서의 엔트로피 개념을 응용하여 풀어서 위상수학자들을 멘붕에 빠뜨렸다고 전해진다. 심지어 물리학과 관계 있을 것이라고는 상상 못했던 리만 가설도 양자 역학과 깊은 연관성이 있다 는 말에 애꿎은 물리학자들까지 수학난제 해결에 뛰어들게 만들게 하고 있다.! 물리학에 대해서 전혀 알지 못한채, 오직 주구장창 수학만 공부한 사람들은 이러한 수학난제들의 풀이접근에 있어 물리학에 대한 지식이 있는 사람들에 비해 어려움을 겪을 수 있는 문제들이란 것. 그러다보니 죽기 전에 이런 문제에 도전하려는 수학과의 몇몇 용자들은 아예 학부 시절부터 물리학을 복수전공하고 더러는 조기졸업(...) 해버리는 굇수 테크를 밟기도 한다.
  5. ↑ 지금도 각 대학 재료공학 / 전자공학 / 컴퓨터공학과 등에는 물리학과 출신 교수들이 많다.
  6. ↑ 물론 상위권대학일 수록 그러한 경향성이 뚜렷하다
  7. ↑ 하지만 현재는 물리학 이론의 산업에의 응용주기가 비교적 짧아지고 있다. 상대성이론이 나왔을 때만 해도 이걸로 뭘해? 라는 반응이 있었지만, 현재 GPS는 상대성이론이 없다면 무용지물의 장치다.
  8. ↑ 자연대의 여타 학문, 가령 "화학"이라는 이름에는 순수화학과 응용화학이 같이 들어 있지만 "물리학"이라는 이름에는 응용물리학이 들어 있지 않다. 당연한 것인데, 응용물리학은 공학이라는 새로운 이름으로 새로운 살림을 차리려 나가버렸기 때문이다. (산업공학이나 교육공학에 대해서는 후술한다) 그 과정에서 근본 원리를 탐구하는 물리학과 달리 공학은 근본원리는 미루어두고 실생활에서의 효율성만을 추구하게 되긴 했지만... 어쨌든 이는 순수학문과 응용학문이란 구분 자체에 내재되어 있는 것에서 오는 차이다. '공학은 효율성을 추구하니까 응용물리학이 아니다'라는 명제는 말도 안 되는 소리. 그리고 물리학에도 돈이 안 되는 분야만 있는 것은 아니다. 상술했다시피 "양자역학"과 "우주론"처럼 공학으로 파생되기 전의 복잡한 학문은 꽤나 돈이 된다. 널리 알려져 있다시피 맨해튼 프로젝트를 진행한 사람들은 물리학자들이었다. 이 시기 원자력은 "원자력공학"으로 파생되기 전이었기 때문이다. 현재도 원자력 산업은 공학자와 물리학자의 공동연구가 되기 일쑤다.
  9. ↑ 그런데 사실 일반인들의 선입견과 달리 대부분의 노벨물리학상은 실험물리학 쪽에서 나온다. 가령 2015년에 일본 과학자에게 노벨물리학상을 안겨준 업적도 역시 중성미자 발견에 대한 실험이었다. 즉 실험쪽은 이론물리학에 비해 뭔가 덜 거창하고 덜 멋있는 것 같은 선입견이 있지만, 실제로는 대단한 가능성이 열려있으며 천재가 아닌 이상 대부분 실험물리학쪽으로 가게 된다. 학계에서 유명해지려면 둘 다 하는 것이 좋다
  10. ↑ 양자역학과 우주론으로 대변되는 현대물리학은 주로 미시세계와 무한대의 우주를 연구대상으로 삼는다.
  11. ↑ 상위권 대학의 물리학과에는 뛰어난 굇수 인재들이 입학한다.
  12. ↑ 상당수의 물리학과 대학원생들은 석사과정에 실험 결과데이터를 수치해석적으로 분석하고 이를 계산하는데 당연히 컴퓨터를 이용해야하고 연구에 필요한 연산이나 도구들을 지원하는 프로그램이 기본적으로 제공하는경우는 드물기 때문에 스스로 코딩을 해야만 한다. 예를들어 모대학 물리학과의 경우 학부생들을 부려먹기 위해의 대학원 적응을 위해 미리 프로그래밍을 가르치기도 한다.
  13. ↑ 프로그램 개발, PC 관리, 스마트폰 앱 개발 등의 분야