丹麦物理学家玻尔曾这样表示：物理学不告诉我们世界是什么，而是告诉我们关于世界我们能够谈论什么。物理学专业作为自然科学的带头学科，物理学研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律，因此成为其他各自然科学学科的研究基础。
　　物理学是最重要的基础学科之一，物理专业是中国学生最有优势，最容易获得奖学金的一个学科，每年也有大批中国同学赴美深造物理学。物理学主要有以下几个研究方向：
　　1.原子物理
　　研究高温等离子体微观过程研究，原子分子团簇的结构、光谱和碰撞过程研究，高电荷态离子相关物理，激光与物质的相互作用，材料的物理设计及制备，分子纳米物理。
　　2.生物物理学
　　生物物理学是 20 世纪中叶以后逐渐形成，由物理学与生物学相互结合而产生的新兴边缘交叉学科，是当代自然科学发展最迅速的部门之一。生物物理学是运用物理学的理论、技术和方法，研究生命物质的物理性质、生命过程的物理和物理化学规律，以及物理因素对生物系统作用机制的科学。生物物理学研究的内容十分广泛，一般分为量子生物物理、分子生物物理、细胞生物物理和复杂体系的生物物理等几部分；涉及的问题则几乎包括生物学的所有基本问题。近年来生物物理学的发展趋势着重在与更广泛的学科领域交叉，如数学、信息学等。本学科的研究方向主要为：神经生物物理，脑功能成像及其应用，神经信息学与生物信息论，理论生物物理，计算神经科学。
　　这个方向是近两年新兴的交叉学科，申请者不仅来自物理专业的学生，还有生物专业的学生，因此竞争是非常激烈的，每年的Offer都非常少。
　　3.凝聚态物理
　　凝聚态物理则是研究凝聚态物质的结构和组成粒子(如原子、分子、离子、电子)之间相互作用与运动的规律并阐明其性能和用途的科学。它是物理学中门类繁多、内容丰富、发展迅速、应用广泛的一个分支学科，已成为当今物理学异常活跃的研究领域。这个专业方向是中国学生主要申请的专业方向之一，比较容易获得奖学金。北京大学和南京大学在这个领域非常强。
　　4.宇宙学
　　将宇宙作为一个整体来研究的科学分支统称为宇宙学。对于宇宙学家来说，有关宇宙的构造和历史方面的问题。其实就是有关万有引力作用的问题。由于万有引力能相隔很远发生作用，所以它是对宇宙整体性质影响最大的力。我们现有的关于万有引力的最好理论仍是爱因斯坦的“相对论”，因此，大部分宇宙学都在努力探索如何将爱因斯坦的理论应用于整个宇宙。
　　5.高能物理学
　　高能物理学又称粒子物理学或基本粒子物理学，它是物理学的一个分支学科，研究比原子核更深层次的微观世界中物质的结构性质，和在很高的能量下这些物质相互转化的现象，以及产生这些现象的原因和规律。它是一门基础学科，是当代物理学发展的前沿之一。粒子物理学是以实验为基础，而又基于实验和理论密切结合发展的。北京大学在这个领域的研究实力非常强，在粒子物理实验方面有很强的实力。
　　6.计算物理学
　　计算物理是计算机科学、计算数学与物理之间的新兴边缘学科，是公认的与理论物理、实验物理并列的物理学第三大支柱。
　　7.天体物理和天文学
　　天体物理学就是运用物理、数学、化学等方面的理论和方法研究宇宙中天体的起源、演化和死亡。主要包括天体的形态，内部结构，物理状态，化学成分，相互关系等。一般可以分为两个方面：实测天体物理：天体的观测方法和观测手段，观测结果的处理和分析等;理论天体物理：对观测结果进行物理解释，研究天体目标的物理、化学和运动特性。
　　8.光学物理
　　包括量子光学，非线型光学，高分辨率光谱学等方向。这些领域的突破已经成为激光和光纤通讯产业的重要依托。中科大在这个领域的实力非常强，这个方向也是中国物理申请者主要申请的一个方向之一。
　　9.应用物理
　　应用物理专业突出了物理学在光通信与光信息科学、物理电子学与光电子领域内的应用，以纳米材料和器件、光电子器件，微电子，物理电子学以及电子技术为主。目前，这个方向在很多大学被合并到EE中去了，有的独自成为一个系，还有的应用物理专业被并入工程和应用科学学院。这个研究方向对于开发新一代的微电子材料和器件以及量子器件都起着非常重要的作用。
　　专业院校
　　1、加州理工学院(加州)
　　加州理工学院创建于1891年，是世界顶尖的理工类学府，真正的小而精的精英学院。
　　加州理工学校拥有着7台宇宙观测设备。并且该校的喷气推进实验室与NASA一同建造了宇宙飞船和机器探测器。其科学家们正通过分析宇宙中的行星来研究海洋学。
　　知名华人校友：赵忠尧，钱学森(读博士)，钱伟长，周培源(读硕士)、冯元桢等一批中国现代物理学的开拓者与奠基人。
　　2、麻省理工学院(马萨诸塞州)
　　世界公认的最好的理工大学，被誉为“世界理工大学之最”的美称，当之无愧。
　　麻省理工的物理学家们坚信地球之外是存在生命的，而人类距离这一重大突破只有一步之遥。天文学和天体物理学是几个系的核心课题，包括地球科学系、大气学系、行星科学系和物理学系。
　　麻省理工学院运行着马萨诸塞州的两座天文台，并且同智利的拉斯坎帕纳斯天文台有着合作关系。麻省理工110亿美元的捐助和7亿美元的研究支出让其在物理学方面拥有举足轻重的地位。
　　3、普林斯顿大学(新泽西州)
　　普林斯顿大学创建于1746年，是美国一所享誉世界的私立研究型大学，八所常春藤盟校之一。
　　普林斯顿拥有182亿美元的资助，此规模在全美国内排名第5。普林斯顿大学的物理学家们正在通过使用瑞士的大型强子对撞机来操作CMS实验，通过使用伊利诺斯的万亿电子伏加速器来操作DO实验，孜孜不倦的研究和探索暗物质，高能粒子和宇宙大爆炸，试图了解并重建宇宙的诞生。
　　4、哈佛大学(马萨诸塞州)
　　哈佛大学由马萨诸塞州立法机关于1636年建立，是美国最古老的高等教育机构，一所享誉世界的私立研究型大学，八所常春藤盟校成员之一。
　　哈佛大学物理学亚当?科恩教授，目前正在研究一种观察神经活动的方法，从而开发出个性化的医学治疗方式。此进程可以彻底改革对肌萎缩侧索硬化症癫痫、癌症和其他脑部病症的治疗。其他研究者正在通过对比人类大脑和动物大脑来描述大脑皮层为何呈褶皱形态。
　　5、哈维穆德学院(加州)
　　哈维穆德学院是美国顶级的文理工程学院之一，创建于1955年，是一所涉及科学、工程、数学领域的私立精英学院，全学院不超过800名学生，属于克莱尔蒙特大学盟校之一，也是美国大学中考上PHD学生比例最高的一所院校。
　　哈维穆德学院的学生正在通过利用超高分辨率原子力显微镜来研究分析烟雾粒子是如何同云雾相互作用，从而影响气候变化的。由于天气的不可控制性，他们在实验室建造了一个能产生人造烟雾的云雾室。
　　6、伦斯勒理工学院(纽约州)
　　伦斯勒理工学院创建于1824年，是世界著名的理工类顶尖高等学府。它是美国历史上第一所理工科大学，也是所有英语国家中第一所理工科大学，美国25所“新常青藤盟校”之一。
　　著名物理学家、诺贝尔物理奖得主伊瓦尔·贾埃弗是该校的校友与教授。知名校友有：@的发明者雷蒙德·汤姆林森(Raymond Tomlinson)被称为E-mail之父，现代电视之父艾伦B·杜蒙特(Allen B. Dumont)，微处理器的发明者特德·霍夫(Ted Hoff)。
　　特别值得一提的是：令该校每一位学生都引以为自豪的是，由于伦斯勒理工学院对美国航天事业的巨大贡献，她的校旗是除美国国旗之外唯一被永久置放在月球上的旗帜。
　　学院现有在校本科生6000人，师生比例为1:15，校园面积275英亩(约1670亩)，并有一个可容纳70多家涉及不同技术领域的企业科技孵化园，也是美国现有的五百多个孵化器中排名第一的。
　　7、康奈尔大学(纽约州)
　　康奈尔大学创建于1865年，八所常春藤名校之一。康奈尔大学的立校之本是任何人都有获得教育的平等权利，是常春藤盟校中第一所实行性别平等的男女合校大学。
　　康奈尔的研究员在过去的四十年中一直处于碰撞束物理学的技术前沿，并且康奈尔电子储存环正在革新X射线技术。每年都会有超过一千名的科学家来到康奈尔实验室研究基于加速器的科学与教育。现在它是加速粒子物理学领域的领跑者。
　　8、美国海军学院(马里兰州)
　　美国海军学院，创建于1845年，是美国海军惟一一所正规军官学校，主要是为舰艇及海军航空兵和海军陆战队培养各种专业的初级军官。
　　海军学院物理系的宗旨是将学生培养成海军和海军陆战队的长官。学校的研究课题包括在大气科学中使用无线电波、用信息引擎将热量转化成信息，量子力学以及高水力压裂引起的问题。
　　9. 加州大学伯克利分校(加州)
　　加州大学伯克利分校是一所美国公立研究型大学，创建于1868年，是世界上最负盛名、最顶尖的公立大学，它位于美国旧金山附近的伯克利市，也是加利福尼亚大学中最老的一所分校。
　　加州大学伯克利分校认为教授和学生是共同挑战物理学基础的合作者。学校在三个主要领域取得突破：宇宙物理学、量子物理学以及生物物理学。研究者目前正在研究幼鸟的运动以及这些运动如何解释它们飞行的本能。天体物理学家正使用气球运载软γ射线望远镜来观察核线发射和γ射线极化。在国家电子显微镜中心，生物物理学家正在控制石墨片周围的碳原子。
　　10. 加州大学洛杉矶分校(加州)
　　加利福尼亚大学洛杉矶分校，创建于1882年，是位于美国加利福尼亚州洛杉矶市的一所公立研究大学，是美国最顶尖的综合大学之一。
　　UCLA提供337个不同学科的学位，是全美培养尖端人才领域最广的大学，注册在校共约29000名本科生与13000名研究生。
　　加利福尼亚大学洛杉矶分校是大型等离子设备的建造地，这使得该校学生和来自世界各地的科学家能够研究等离子操控和阿尔芬波。该设备能够创造出大振幅连续的剪切波，与其相似的其它机器暂时还无法做到这一点;凯克天文台天文学部门的学生使用双子望远镜获取两星系碰撞的红外线景象;其高密度物理学小组正利用60束欧米茄激光进行试验。