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　　一、生物與生物工程學(xué)院(Division of Biology and Biological Engineering, BBE)

　　BBE 學(xué)院是世界生命科學(xué)研究的重鎮(zhèn)，以“小規(guī)模、高密度、深交叉”的學(xué)術(shù)文化著稱。該學(xué)院長期致力于從分子尺度到系統(tǒng)層級(jí)理解生命現(xiàn)象，研究方向覆蓋 基因組學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、細(xì)胞與發(fā)育生物學(xué)、合成生物學(xué)、生物工程、計(jì)算生物學(xué)與免疫學(xué) 等諸多領(lǐng)域。

　　BBE 的教育理念強(qiáng)調(diào)“科研驅(qū)動(dòng)教學(xué)、跨學(xué)科融合訓(xùn)練”，為本科生與研究生提供豐富的成長路徑。本科階段開設(shè) Biology 與 Bioengineering 兩大主修方向，課程設(shè)置緊密結(jié)合物理、化學(xué)、工程與數(shù)據(jù)科學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生多維度理解生命現(xiàn)象。通過 SURF(Summer Undergraduate Research Fellowships)暑期研究計(jì)劃，本科生從大一開始便可參與高水平科研項(xiàng)目，與諾貝爾獎(jiǎng)級(jí)導(dǎo)師共事。博士項(xiàng)目則以高度自由和個(gè)性化著稱，學(xué)生可以根據(jù)研究興趣在學(xué)院內(nèi)外開展聯(lián)合課題，典型方向包括神經(jīng)工程、量子生物學(xué)等新興領(lǐng)域。

　　二、化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院(Division of Chemistry and Chemical Engineering, CCE)

　　自CCE學(xué)院創(chuàng)立以來，便在基礎(chǔ)化學(xué)研究、分子工程、材料科學(xué)和反應(yīng)機(jī)制等領(lǐng)域引領(lǐng)全球前沿。CCE 學(xué)院融合了化學(xué)(Chemistry)、化學(xué)工程(Chemical Engineering)以及生物化學(xué)與分子生物物理(Biochemistry and Molecular Biophysics)等多個(gè)學(xué)科方向，長期致力于從原子與分子的視角探索自然規(guī)律，并將這些基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為解決能源、健康、環(huán)境等全球性挑戰(zhàn)的工程技術(shù)。

　　學(xué)院在有機(jī)合成、催化反應(yīng)、物理化學(xué)、理論化學(xué)和分子光譜等方向取得了一系列里程碑式成果。Caltech 的化學(xué)學(xué)者曾多次獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，其中最具代表性的包括阿弗·霍希特(Arie Haagen-Smit)對(duì)臭氧污染機(jī)制的開創(chuàng)性研究、和羅伯特·格拉布斯(Robert Grubbs)在烯烴復(fù)分解反應(yīng)中的催化機(jī)制探索。學(xué)院在理論與計(jì)算化學(xué)方面也處于世界領(lǐng)先地位，利用量子力學(xué)與人工智能模型推動(dòng)反應(yīng)路徑與分子動(dòng)力學(xué)的建模精度。

　　三、工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院(Division of Engineering and Applied Science, EAS)

　　EAS 致力于基礎(chǔ)科學(xué)與工程技術(shù)的深度融合，涵蓋從理論建模到系統(tǒng)設(shè)計(jì)、從納米尺度材料到星際飛行器的廣泛領(lǐng)域。學(xué)院在人工智能、航空航天、機(jī)械工程、電子與光子技術(shù)、材料科學(xué)、控制與動(dòng)力系統(tǒng)、計(jì)算科學(xué)、環(huán)境工程等方向處于全球領(lǐng)先地位。

　　EAS 的研究架構(gòu)強(qiáng)調(diào)交叉融合，設(shè)有多個(gè)前沿實(shí)驗(yàn)室與研究中心。噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(Jet Propulsion Laboratory, JPL)由 Caltech 全權(quán)管理，是 NASA 旗下最重要的太空探索中心，承擔(dān)火星探測(cè)器、“詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡”工程及太陽系邊緣任務(wù)等多個(gè)國家級(jí)項(xiàng)目。

　　在人工智能與計(jì)算工程領(lǐng)域，EAS 推動(dòng) AI 與自然科學(xué)、工程、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的深度交叉。例如在“AI4Science”計(jì)劃中，研究者利用機(jī)器學(xué)習(xí)模擬化學(xué)反應(yīng)路徑、優(yōu)化航天器設(shè)計(jì)與改進(jìn)氣候模型精度。與此同時(shí)，學(xué)院在量子信息科學(xué)、柔性機(jī)器人、超導(dǎo)材料與生物電子器件等新興技術(shù)上也有重大突破，為科技產(chǎn)業(yè)變革提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

　　四、地球與行星科學(xué)學(xué)院(Division of Geological and Planetary Sciences, GPS)

　　自1930年正式成立以來，GPS 始終站在地質(zhì)、地球物理、大氣科學(xué)、海洋學(xué)與行星科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的最前沿，以跨學(xué)科視角研究地球系統(tǒng)、太陽系行星及深空天體的起源、結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)與演化過程。

　　GPS 的研究覆蓋從地殼構(gòu)造到深部地幔、從地震波傳播到火山噴發(fā)、從氣候建模到行星成分分析、從地球史重建到系外行星探索等多個(gè)方向。學(xué)院下設(shè)多個(gè)交叉研究平臺(tái)與國家級(jí)科研設(shè)施，其中包括世界頂尖的地震實(shí)驗(yàn)室(Seismological Laboratory)，專門研究地震機(jī)制與板塊動(dòng)力學(xué);NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)的合作部門，專注火星、土星及小行星探測(cè)項(xiàng)目;地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，通過同位素分析技術(shù)揭示地球與隕石的化學(xué)演化;以及大氣與氣候建模平臺(tái)，研究極端氣候、溫室氣體循環(huán)與地球未來環(huán)境預(yù)測(cè)。

　　在行星科學(xué)方面，GPS 的影響力尤為突出。Caltech 是全球少數(shù)幾個(gè)能將地質(zhì)學(xué)、大氣科學(xué)、物理、化學(xué)與太空探測(cè)工程深度融合的科研機(jī)構(gòu)。許多深空探測(cè)任務(wù)(如“洞察號(hào)”(InSight)登陸火星、“卡西尼號(hào)”(Cassini)探測(cè)土星系統(tǒng)、“好奇號(hào)”(Curiosity)火星車等)都由 GPS 學(xué)者牽頭參與或擔(dān)任核心科學(xué)顧問。通過對(duì)隕石樣本、太空探測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)?zāi)M的研究，學(xué)院揭示了太陽系的形成機(jī)制、月球和火星的地質(zhì)演化以及類地行星的宜居性。

　　五、人文學(xué)科與社會(huì)科學(xué)學(xué)院(Division of the Humanities and Social Sciences, HSS)

　　Caltech雖然設(shè)立于以理工著稱的學(xué)術(shù)體系中，卻在學(xué)術(shù)精神與教育體系中扮演著不可或缺的角色。HSS 致力于拓展學(xué)生的思想深度與人文視野，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)訓(xùn)練、跨學(xué)科方法和批判性思維為核心，促進(jìn)理工科學(xué)生在理解科學(xué)與社會(huì)關(guān)系、倫理與責(zé)任、制度與行為等方面的發(fā)展。學(xué)院涵蓋經(jīng)濟(jì)學(xué)、政治學(xué)、哲學(xué)、歷史、文學(xué)、語言學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科方向，是 Caltech 理性文化中富有人文溫度的重要組成部分。

　　在社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域，HSS 以定量研究見長，尤其在實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)、博弈論、行為科學(xué)與政治制度建模方面享有極高國際聲譽(yù)。學(xué)院與 Caltech 本身高度數(shù)理化的學(xué)術(shù)環(huán)境相結(jié)合，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)學(xué)和政治學(xué)研究從傳統(tǒng)的描述性分析轉(zhuǎn)向嚴(yán)密的邏輯建模與實(shí)證驗(yàn)證。例如，Caltech 是全球最早使用行為實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行博弈論實(shí)驗(yàn)的高校之一，在選舉機(jī)制設(shè)計(jì)、市場(chǎng)效率分析、群體決策行為等方面的研究曾深刻影響公共政策和市場(chǎng)機(jī)制的制定。知名學(xué)者如 Charles Plott 教授(行為經(jīng)濟(jì)學(xué)與政治經(jīng)濟(jì)學(xué)先驅(qū))長期在此執(zhí)教，為 Caltech 社會(huì)科學(xué)研究奠定了理論與方法基礎(chǔ)。

　　六、數(shù)學(xué)與物理學(xué)院(Division of Physics, Mathematics and Astronomy, PMA)

　　PMA 致力于探索自然界最基本的規(guī)律，研究范圍涵蓋從基本粒子到宇宙結(jié)構(gòu)、從量子引力到數(shù)學(xué)公理系統(tǒng)，是推動(dòng)人類對(duì)宇宙本質(zhì)理解的重要力量。教學(xué)方面，PMA 提供物理、數(shù)學(xué)和天文學(xué)三個(gè)本科主修方向，以及多個(gè)博士學(xué)位項(xiàng)目，強(qiáng)調(diào)嚴(yán)格的理論基礎(chǔ)、批判性思維訓(xùn)練與科研參與。

　　在物理學(xué)方面，Caltech 長期處于世界前沿，曾培養(yǎng)和匯聚了多位諾貝爾獎(jiǎng)得主，包括理查德·費(fèi)曼(量子電動(dòng)力學(xué)創(chuàng)始人之一)、默里·蓋爾曼(夸克模型提出者)、凱普·索恩(LIGO 引力波項(xiàng)目核心科學(xué)家)等。Caltech 是全球引力波研究的核心基地之一，主導(dǎo)建立了 LIGO(激光干涉引力波天文臺(tái)) 并于2015年首次探測(cè)到引力波，這一發(fā)現(xiàn)被譽(yù)為21世紀(jì)物理學(xué)的重大突破，并在2017年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

　　在數(shù)學(xué)領(lǐng)域，PMA 注重深度理論研究與跨學(xué)科應(yīng)用的平衡。研究方向包括代數(shù)幾何、拓?fù)鋵W(xué)、數(shù)論、分析學(xué)、概率論與應(yīng)用數(shù)學(xué)等。Caltech 的數(shù)學(xué)系雖然規(guī)模不大，但研究質(zhì)量極高，許多學(xué)生在本科階段就能參與高階研究項(xiàng)目，并與教授共同發(fā)表學(xué)術(shù)論文。

　　天文學(xué)與天體物理學(xué)是 PMA 的另一大支柱。Caltech 擁有并運(yùn)營多項(xiàng)世界領(lǐng)先的天文設(shè)施，包括位于帕洛瑪山的 帕洛瑪天文臺(tái)(Palomar Observatory) 和夏威夷的 凱克天文臺(tái)(Keck Observatory)，并積極參與如 詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡(JWST) 與 歐幾里得計(jì)劃(Euclid) 等國際重大觀測(cè)項(xiàng)目。研究領(lǐng)域涵蓋恒星與星系形成、暗物質(zhì)與暗能量、引力透鏡、快速射電暴(FRBs)、系外行星探測(cè)等多個(gè)前沿方向。Caltech 學(xué)者在黑洞、脈沖星、宇宙微波背景輻射等方面取得了廣泛影響力，推動(dòng)人類對(duì)宇宙結(jié)構(gòu)和演化的理解不斷深入。

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