自然科學(xué)涵蓋許多理科專業(yè)，除了顯而易見的物理學(xué)和天文學(xué)，還包括數(shù)學(xué)、化學(xué)和地球科學(xué)。在《泰晤士高等教育》2019版自然科學(xué)世界大學(xué)榜單中，即評出了數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)及相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域世界最好的院校，共九百六十三所。
美國占據(jù)一百五十六個席位，前十也主要來自美國。前十名美國占七席，其余三所來自英國和瑞士，分別是牛津大學(xué)、劍橋大學(xué)和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院。
瑞士擁有世界上最大的粒子物理實(shí)驗(yàn)室——?dú)W洲核子研究組織，它在自然科學(xué)領(lǐng)域表現(xiàn)優(yōu)秀，占據(jù)九個席位。中國，英國、日本、德國、加拿大也表現(xiàn)良好，分別有63、59、53、41和26所高校入圍榜單。
2019年數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)專業(yè)世界頂尖的五所學(xué)校
普林斯頓大學(xué)
普林斯頓大學(xué)物理系的目標(biāo)是傳授關(guān)于物質(zhì)世界的知識，讓學(xué)生具備物理學(xué)家思維。物理學(xué)家能夠?qū)⒅X、科學(xué)方法、近似法和解決問題的能力融于一體。物理系的課程涉及工程、物理學(xué)、生物物理學(xué)、計(jì)算生物學(xué)以及其他更偏于傳統(tǒng)的物理知識。
在普林斯頓大學(xué)化學(xué)系，本科教學(xué)采取小班形式，隨后，學(xué)生進(jìn)入高年級論文課題。課題要求獨(dú)立完成。在整個本科學(xué)習(xí)期間，專業(yè)教師直接為學(xué)生提供關(guān)照和幫助。
在數(shù)學(xué)系，普林斯頓大學(xué)每年大約招收一千四百名本科生。學(xué)習(xí)的內(nèi)容涉及基本的數(shù)學(xué)證明、微積分和數(shù)論。隨后，進(jìn)入更加復(fù)雜的課題。
在美國，許多博士課程一開始并不涉及研究。但在普林斯頓大學(xué)，數(shù)學(xué)專業(yè)研究生一入學(xué)就開始從事獨(dú)立的研究。
麻省理工學(xué)院
過去幾年里，麻省理工學(xué)院在物理學(xué)領(lǐng)域的畢業(yè)生人數(shù)在美國首屈一指。它的物理學(xué)頗具規(guī)模，大約有教職人員七十五人，本科生三百人，研究生三百人。自1998年以來，物理系校友中已有四人榮獲諾貝爾獎。
在物理系，本科新生的課程由一個名為“技術(shù)帶動積極學(xué)習(xí)”(technology-enabled active learning)的教育倡議來帶動。
在麻省理工學(xué)院，所有本科生都需要學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，許多學(xué)生會選擇將數(shù)學(xué)作為主修或兼修(minor)。博士階段的學(xué)習(xí)將獲得哲學(xué)博士或理學(xué)博士學(xué)位——它們在級別上相當(dāng)。
在研究生階段，數(shù)學(xué)系將學(xué)生納入應(yīng)用數(shù)學(xué)或純粹數(shù)學(xué)學(xué)位。學(xué)校鼓勵應(yīng)用數(shù)學(xué)方向的學(xué)生學(xué)習(xí)其他部門的課程，比如工程。
斯坦福大學(xué)
在斯坦福大學(xué)，至少在學(xué)業(yè)期間學(xué)習(xí)一門物理學(xué)的本科生約占一半。對于理工科專業(yè)的學(xué)習(xí)而言，這些課程提供了非常重要的培訓(xùn)。物理系開設(shè)有高度專業(yè)化的課程。此外，還為非技術(shù)類專業(yè)的學(xué)生開設(shè)導(dǎo)論性課程。
斯坦福大學(xué)的化學(xué)也很受歡迎?；瘜W(xué)系設(shè)有化學(xué)物理學(xué)方向。這個特別的方向適合在數(shù)學(xué)和物理學(xué)方面有深厚的功底的學(xué)生。
在數(shù)學(xué)方面，斯坦福大學(xué)的學(xué)生可以主修或兼修。此外，有機(jī)會參加每年一度的數(shù)學(xué)競賽。競賽成績優(yōu)秀者和表現(xiàn)優(yōu)秀者可獲得現(xiàn)金獎勵。(這項(xiàng)競賽適合女學(xué)生參加。)
在研究生階段，斯坦福大學(xué)在自然科學(xué)領(lǐng)域設(shè)有許多分支方向，從應(yīng)用物理學(xué)到生物物理化學(xué)均有開設(shè)。攻讀博士學(xué)位需要六年。
哈佛大學(xué)
每年，不包括與物理學(xué)相關(guān)的化學(xué)和數(shù)學(xué)，哈佛大學(xué)物理學(xué)專業(yè)大約有五十名畢業(yè)生。物理系本科課程靈活。和其他理科專業(yè)不同，物理學(xué)專業(yè)必修課更少。因此，在哈佛大學(xué)，物理學(xué)專業(yè)的許多學(xué)生都選擇兼修數(shù)學(xué)、天文學(xué)、科學(xué)史或化學(xué)。
在哈佛大學(xué)，即便是本科生，也可以獨(dú)立從事課題研究，在某些課堂上可以擔(dān)任助教。
在社交和輔導(dǎo)方面，哈佛大學(xué)有一個活躍的社群。該社群有新生聯(lián)誼會。而在文娛活動和課外講座中，學(xué)生有機(jī)會和老師展開非正式的互動。
在研究生階段，哈佛大學(xué)在物理學(xué)領(lǐng)域的主要研究包括：高能粒子物理、原子與分子物理、固態(tài)與液態(tài)物理、天體物理、核物理、統(tǒng)計(jì)力學(xué)、量子光學(xué)、數(shù)學(xué)物理學(xué)、量子場論、弦理論和相對論。
劍橋大學(xué)
在自然科學(xué)領(lǐng)域，劍橋大學(xué)一直以來有著優(yōu)秀的教學(xué)和研究傳統(tǒng)。主要校友包括：艾薩克·牛頓、詹姆斯·克拉克·麥克斯韋、歐內(nèi)斯特·盧瑟福以及前不久逝世的斯蒂芬·霍金。在美國，本科生完成第一年學(xué)習(xí)之后才申報專業(yè)。但是在劍橋大學(xué)，本科生必須申請某一個專業(yè)。
劍橋大學(xué)在自然科學(xué)領(lǐng)域的課程涵蓋生物學(xué)和物理學(xué)的大部分學(xué)科，從第二年起，即允許專修物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、地球科學(xué)或其他具體學(xué)科。
在劍橋大學(xué)，數(shù)學(xué)是一個單獨(dú)的學(xué)位，通常也是公認(rèn)的最難學(xué)的專業(yè)之一。這個專業(yè)的學(xué)生被親切地稱呼為“數(shù)學(xué)生”(mathmos)。這個專業(yè)分三個部分學(xué)習(xí)，從集合論到量子力學(xué)層層推進(jìn)。
在研究生階段，劍橋著名的卡文迪什實(shí)驗(yàn)室是大部分理科生從事物理學(xué)研究的所在地，每年大約接納七十五名學(xué)生。這個領(lǐng)域的研究生項(xiàng)目包括物理學(xué)博士學(xué)位，以及科學(xué)計(jì)算、納米科學(xué)、計(jì)算方法等方面的碩士學(xué)位。
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