Физик-теоретик

Физик-теоретик изучает физические явления и процессы, описывает наблюдаемые свойства и факты на языке математики – в формулах, уравнениях, моделях, чтобы получить результаты и закономерности, которые станут основой для разработки широкого спектра концепций в науке, технике и других областях. Профессия подойдет тем, кому интересно понять, почему процессы в окружающем мире протекают именно так, а не по-другому. Кстати, недавно центр профориентации ПрофГид разработал точный тест на профориентацию, который сам расскажет, какие профессии вам подходят, даст заключение о вашем типе личности и интеллекте.

Краткое описание

Физик-теоретик – это ученый, который изучает способы взаимодействия материи и энергии для расширения понимания сложной природы нашей Вселенной. Объектом его исследований могут быть явления любого уровня – от субатомных частиц, до черных дыр. Профессиональная деятельность обычно проходит в одном из направлений:

• физика элементарных частиц;
• электро- и термодинамика;
• квантовая физика;
• темная материя;
• космология;
• конденсированные среды;
• гравитация;
• теория поля;
• относительность и др.

Чтобы лучше понять природу явлений вокруг нас, физик-теоретик визуализирует различные физические процессы при помощи математических (в т. ч. компьютерных) моделей. Это упрощает изучение и анализ природных закономерностей, позволяет спрогнозировать новые, неизвестные явления. Так, например, отец современной физики Галилей видел планеты, к которым не мог прикоснуться, и создавал математические модели, чтобы лучше их понять.

Физик-теоретик редко ставит опыты, обычно он занимается теоретическим анализом уже проведенных экспериментальных исследований, работает с существующими данными и результатами. Вся его работа – это уравнения, формулы, расчеты и анализ. Он кропотливо выводит математические соотношения между наблюдаемыми величинами. Физик-теоретик также может искать объяснение абстрактных концепций, которые невозможно связать с лабораторными испытаниями (как Галилей), попытаться найти взаимосвязи лишь в мысленном эксперименте. В том и другом случае вычислительные исследования помогают ему уточнять существующие теории фундаментальной физики и выдвигать (или опровергать) на их основе новые научные идеи и гипотезы, которые впоследствии могут быть использованы в науке и технике.

Основные задачи физика-теоретика:

• Разработка расчетов для широкого спектра теорий и концепций.
• Исследование законов и принципов физических явлений.
• Предсказание свойств и поведения материи.
• Разработка новых технологий.

Особенности профессии

У физиков-теоретиков в зависимости от специализации могут быть разные задачи:

• Исследование физических явлений, структуры и свойств материи с помощью анализа данных и компьютерного (математического) моделирования.
• Математические расчеты для создания новых, доказательства или уточнения существующих теорий.
• Участие в разработке технологий на основе результатов теоретических исследований.
• Изучение последствий радиоактивного загрязнения окружающей среды, разработка методов и технологий безопасного хранения и утилизации ядерных отходов.
• Консультирование миссий по исследованию космоса.
• Участие в мероприятиях по обеспечению безопасности населения и окружающей среды (например, помощь в планировании ГО в случае потенциальной угрозы атомных или ядерных событий).

Представление своих научных идей общественности, их обсуждение с другими учеными – важный аспект в работе физика-теоретика. Он публикует результаты своих изысканий в научных журналах, выступает с докладами и презентациями на конференциях и научных форумах, где его идеи будут обсуждать, подвергать сомнению и критике, требовать обоснования. Он должен быть готов достойно отвечать оппонентам.

Неудачи в работе физика-теоретика не должны быть причиной отчаяния и прекращения научных исследований. В конечном итоге ошибки становятся стимулом поиска новых решений. Открытия физиков-теоретиков играют важную роль в науке, обеспечивают основу для развития новых технологий, применяемых в промышленности, медицине, навигации, в общем, в различных областях инженерии. Теоретические разработки физиков привели к появлению технологии GPS, лазеров, квантовых компьютеров, наноматериалов и многого другого. В будущем ожидаются еще более важные открытия и разработки.

Плюсы и минусы

Плюсы:

• Возможность сделать открытие, важное для развития науки, технологий.
• Ученый, достигший выдающихся результатов в различных областях физики, может получить премию, грант на проведение дальнейших исследований.
• Если достижения значительные, вполне можно рассчитывать на признание в научном сообществе и даже стать лауреатом Нобелевской премии в области физики.
• Можно работать в академической (научной) сфере, промышленности, госструктурах и коммерческих организациях.
• Много возможностей карьерного роста: от младшего научного сотрудника до профессора, заведующего кафедрой в академической среде, от рядового инженера-исследователя до технического директора на предприятии.

Минусы:

• Профессия подразумевает многочасовую работу в уединении.
• Часто исследования приводят к неожиданным результатам, которые требуют переосмысления исходных предположений (гипотез) и моделей.
• Необходимость длительного обучения.
• Скептическое отношение со стороны ученых коллег-экспериментаторов.

Важные личные качества

Познание природы Вселенной путем числовых исчислений – нелегкая задача. Чтобы находить ответы на сложные вопросы, физику-теоретику необходима крепкая научная база – университетское образование в области фундаментальной или общей физики, отличное знание математики – и такие soft skills:

• аналитические способности (придется изучать сложные и неструктурированные данные, на основе анализа строить конструктивные теории);
• мышление, опирающееся на логику и рассуждения;
• способность к управлению временем и организационные навыки;
• внимательное отношение к деталям;
• развитая устная и письменная речь (публикация своих теорий в научных журналах и обсуждение на форумах – важный аспект работы);
• высокий уровень компьютерной грамотности;
• самодисциплина, способность работать без стороннего контроля.

Где учат на физика-теоретика

Чтобы стать физиком-теоретиком, нужно окончить вуз. Наиболее подходящие специальности:

• «Фундаментальная и прикладная физика» (код 03.05.02 – уровень подготовки специалитет, 5 лет);
• «Физика» (код 03.03.02 – бакалавриат, 4 года).

Программы (профили) на этих специальностях есть самые разные, например на бакалаврском направлении «Физика»:

• «Теоретическая и компьютерная физика»;
• «Физика космических и плазменных явлений»;
• «Квантовые наноструктуры и материалы».

Специализаций для физиков-теоретиков много и на других направлениях. Можно выбрать программу подготовки специалистов широкого профиля или сосредоточиться на том, что интересно, например:

• «Физика наноструктур» (профиль направления «Фотоника и оптоинформатика» 12.03.03; Университет ИТМО);
• «Ядерные физика и технологии» (направление 14.03.02 и одноименный профиль; УрФУ им. Ельцина).
• «Нанотехнологии и микросистемная техника» (направление 28.03.01 и профиль; ЛЭТИ, ТУСУР, УрФУ).

Следующий этап – магистратура (после бакалавриата). Чтобы продолжить научно-исследовательскую деятельность с перспективой получить степень кандидата или доктора наук, нужно пройти обучение в аспирантуре.

Лучшие вузы для физиков-теоретиков

По мнению экспертов RAEX, десятку лучших вузов в предметной области «Физика» составили:

1. МГГУ.
2. МФТИ.
3. СПбГУ.
4. МИФИ.
5. Университет ИТМО (СПб).
6. Питерский политех.
7. ВШЭ.
8. НГУ (Новосибирск).
9. ТПУ (Томский политех)
10. МИСиС (г. Москва). 

Место работы

Физик-теоретик может строить карьеру в нескольких направлениях:

• вести исследовательскую деятельность, работать в НИИ, НИЦ физического профиля (вузовских, при РАН и госкорпорациях вроде «Росатома»);
• быть преподавателем, читать лекции студентам-физикам в университете или вести уроки в школе;
• консультировать по вопросам радиологической безопасности, помогать в планировании методов работы в случае ЧС, работать в учреждениях госсектора сферы общественной безопасности.

Ценные знания физика-теоретика востребованы в производственных компаниях, имеющих собственные отделы или даже проектные институты, которые проводят исследования в разных сферах:

• возобновляемой энергии;
• технологий здравоохранения, промышленности;
• изучения космоса;
• обороны и др.

Оплата труда

Самые большие зарплаты у физиков, участвующих в разработке высоких технологий (для атомной энергетики, микроэлектроники, самолетостроения, робототехники и других наукоемких отраслей) и работающих в добывающей промышленности (например, в сфере обработки данных о состоянии нефтегазовых месторождений). В целом зарплата физика-теоретика зависит от сферы, в которой он работает:

• В сфере промышленности зарплата варьируется от 40 до 400 тыс. руб. – в зависимости от должности (инженер-физик в начале карьеры получает в несколько раз меньше, чем менеджер проекта или технический директор).
• В секторе науки зарплата повышается с присвоением более высокой ученой степени. Оклад младшего научного сотрудника составляет 30–60 тыс. руб., у профессора, заведующего кафедрой – 70–150 тыс. руб. в месяц.
• В образовательной сфере зарплаты самые низкие: школьному учителю физики предлагают 25–50 тыс. руб., преподавателю вуза – в 1,5–2 раза больше.

Профессиональные знания    

Физик-теоретик, кроме знания всех фундаментальных законов физики, должен:

• понимать математику, быть гуру математических формул и расчетов;
• уметь пользоваться компьютерными программами для моделирования, а также знать основы программирования;
• владеть методологией научных исследований, методиками проведения экспериментов, уметь планировать их;
• знать правила написания научных статей.