¿Cuáles son algunos temas en física para proyectos de investigación de nivel universitario?

Investigar a nivel universitario en Física es cada vez más importante en estos días. El curso en UG Física siempre tiene como objetivo encajar en el contenido de 3 (o 4 o 5) años que la humanidad tardó más de 400 años en aprender (descuidando descaradamente la historia de la Física antes de Galileo). Personalmente, siento que esta es una tarea desalentadora, si no imposible. Además, el modo dominante de educación en los cursos de UG es una calle de sentido único donde la sabiduría se propaga de un maestro a un estudiante y no al revés. Si este método se implementa con éxito, puede matar eficientemente el deseo de hacer preguntas en los estudiantes, y hacer preguntas es lo que distingue a los humanos de los animales, me dijeron. Entonces, la investigación de UG es una buena opción para la autoeducación, si se realiza correctamente.

El mejor consejo que he escuchado sobre la investigación (especialmente sobre la investigación de UG, no necesariamente solo en Física) provino del profesor Milind Watve en IISER, Pune, India. Su algoritmo de 3 pasos para hacer investigación es

  1. Haga una pregunta original usted mismo.
  2. Frustrarse con google para encontrar una respuesta.
  3. Una vez que comience a buscar una respuesta usted mismo, la educación sigue automáticamente.

El punto clave aquí es pensar de forma independiente . Hay una cantidad sorprendentemente grande de cosas en los cursos de física de UG que son contra-intuitivas, barridas debajo de la alfombra, no se conocen en detalle e incluso pueden estar equivocadas. También hay muchas cosas que notas en la vida cotidiana en la naturaleza que no se comprenden bien y no están cubiertas en absoluto en el programa de estudios UG, por ejemplo, el comportamiento de las arenas, el vidrio y los geles, que son ejemplos de sólidos desordenados, fases estructuralmente detenidas, materia blanda etc.

Algunas sugerencias más específicas son:

  1. Aunque se describe a sí mismo como un “físico teórico en desarrollo”, no puede ser un buen físico teórico a menos que comprenda los experimentos, porque los buenos físicos teóricos siempre parten de un hecho experimental sólido. Un ejemplo de esto es Newton, quien comenzó con el hecho sólido de que las manzanas caen hacia la tierra, para construir una teoría de que todas las cosas, incluida la luna, también caen hacia la tierra. Otro ejemplo es Einstein, quien comenzó a partir de la observación experimental de que la velocidad de la luz es la misma en todos los marcos de referencia intertiales y construyó la teoría especial de la relatividad. El punto es que la mayoría de los experimentos de física de UG (al menos en India) tienen una sala del tamaño de un elefante para mejorar con muchos elefantes para encajar. Considere un proyecto de investigación de UG para diseñar un experimento, ayudará a solidificar los fundamentos de su teoría. El Centro Homi Bhabha para la Educación Científica en Mumbai, India, está desarrollando experimentos innovadores y de bajo costo para los laboratorios de UG.
  2. Manteniendo la carga de trabajo del curso, elija un tema / proyecto que pueda llevarse a cabo en el transcurso de 3 años con intervalos intermedios.
  3. Vaya para proyectos de investigación de verano a varios laboratorios de investigación en India y en el extranjero. Esto dará exposiciones a temas de vanguardia de la investigación en Física. Aquí generalmente se le presentan problemas para elegir entre las áreas de especialización del laboratorio.
  4. Considere un proyecto basado en simulación por computadora donde visualice y calcule propiedades de varios materiales, procesos físicos, etc.
  5. Si está interesado en la astronomía, considere ensamblar un telescopio, observe las estrellas (aprenda a usar el estelar, etc.). En algunas ciudades como Bangalore, el planetorium ofrece varias opciones dirigidas a estudiantes de UG como REAP. En Kolkata, BITM trabaja con estudiantes de la UG.

Sin embargo, para obtener los mejores resultados, encuentre una pregunta original para la que desee saber la respuesta. No necesita ser una gran pregunta ni nada, sino una en la que esté realmente interesado.

Para dar un ejemplo, un amigo mío de los días de la UG quería saber por qué los potenciales en mecánica pueden definirse lejos del equilibrio mecánico, pero los potenciales termodinámicos no pueden definirse lejos del equilibrio termodinámico. Buscó una respuesta matemática rigurosa e hizo estudios independientes. Aparentemente encontró una respuesta satisfactoria en un libro de Carathéodory. Parece que esta es una formulación poco ortodoxa de la termodinámica.

Sugiero el siguiente enfoque:

  1. Examina la literatura popular hasta que encuentres algo que consideres realmente genial .
  2. Ve a leer todo al respecto, incluidos los periódicos originales. Si no comprende de qué están hablando, quizás este sea un tema demasiado avanzado; recuerda eso y vuelve a (1).
  3. Si entiende de lo que están hablando, busque (a) errores; (b) sugerencias para futuros trabajos teóricos; (c) fallas de la imaginación: posibilidades aún mejores que los autores no pensaron o fueron demasiado tímidas para sugerir.
  4. Elija el bit perdido que puede mejorar de manera más fácil / agradable, y hágalo.

No incluí trabajo experimental porque probablemente no tienes los recursos para configurar tu propio laboratorio para satisfacer tu propia curiosidad; Podría estar equivocado.

Por supuesto, podría ser más fácil simplemente encuestar todos los proyectos de investigación que llevan a cabo los profesores de su departamento, elegir algunos que le parezcan realmente interesantes y hablar con los profesores sobre cómo trabajar en ellos. Incluso puede que te paguen por el verano. Pero por el amor de Dios, no te acerques a un profesor y preguntes: “ ¿Qué quieres que haga? ¡Estamos tan cansados ​​de escuchar eso! Si no hay nada que encuentre personalmente tan interesante que no pueda soportar no aprender más sobre él, tal vez la Física no sea para usted.

Sinceramente, cualquiera! Realmente depende de lo que haga su asesor o anfitrión de investigación.

Entonces, descubra lo que le gusta, averigüe si alguien en su departamento hace exactamente eso o algo cercano para hacer eso, y hable con ellos.

Así es como todo comienza.