张首晟教授是一个大科学家，这一点毋庸置疑：1995年，他32岁成为斯坦福大学最年轻的终身教
授之一；2007年，张首晟发现"量子自旋霍尔效应"，被《科学》杂志评为当年的"全球十大重要
科学突破"之一；2017年7月21日，张首晟及其团队在《科学》杂志宣布：在整个物理学界历经
80年探索之后，他们终于发现了手性马约拉纳费米子的存在，并将其命名为"天使粒子"。



同时，张首晟教授又是一个思维的艺术家，你看，他用E=mc这样一个公式就能描绘宇宙的美妙。

2016年4月9日张首晟教授在溷沌研习社，分享了《第一性原理与创业》。在这节课上，张首晟教
授以一个问题开始：假设世界末日到了，诺亚方舟上只能够携带一对动物和一个信封，信封背面，
你可以总结所有人类知识，那你们会写下什么？

今天，在这样的特殊时刻，让我们登上张首晟教授的诺亚方舟，再来看看教授留给我们的珍贵话语，
这也许是对他最大的缅怀与尊敬。

授课老师|张首晟斯坦福大学终身教授，美国国家科学院院士、中国科学院外籍院士

我想以一个问题开始：假设世界末日到了，诺亚方舟上只能够携带一对动物和一个信封，信封背面，
你可以总结所有人类知识，那你们会写下什么？

我分享下我会写下什么，这堂课将围绕这些答案：


自然界三大基本常数；

万物都是由原子构成；

欧几里得几何公理；

自然选择、适者生存；

人人生来平等；

让自由之风吹拂；

笔胜于剑；

隐形之手；

大道至简；

自然界基本常数

作为一个物理学家，我觉得人类文明最高的建树还是科学真理。科学真理最重要的是两点，一是
能量，二是信息。

对能量最深刻的认识来爱因斯坦，就是E=mc，如果总结人类最知名的公式，这是首选。大家说物
质本身也很重要，但是通过E=mc，就发现物质和能量是一回事。

对信息的认识，是人类对大自然最重要的认识。怎么描写和衡量信息，也有一个非常奇妙信息熵的
公式：S=-p log p。

这个公式不像E=mc那么知名，但爱因斯坦说过一句话：等到人类的知识往前推进，牛顿力学可能
不对，量子力学可能不对，相对论可能也不对，但信息熵的公式是永恆的。

我们这个时代，可能觉得科学万能，但第三个公式告诉我们，科学不是万能的。科学的伟大，在于
能够告诉人类，科学的界限在哪儿。

这就是量子力学的海森堡测不准原理，科学有一个永远不能跨过的界限，你不可能把一个粒子的位
置，和它的重量，或者它的速度，同时精准地测量出来。

哲学上讲，客观世界完全独立于主观世界的存在，但是这是个伪命题，并不是真正存在的。

真正能观察到的，是客观和主观之间的结合，由于观察者和被观察的世界相互作用，我们不可能无
穷精准地把客观世界了解清楚。

这是第三个公式的伟大，因为它不只是讲了一个科学的原理，更说明了一个哲学的原理，告诉我们
客观的世界和主观的世界，不能完全割裂。

万物都是由原子构成

人类的文明不只局限于科学，还有哲学，政治，法律如果用一句话来描写整个世界里，最值得告诉
下一代的话，就是"万物都是由原子构成"。

譬如中医讲"气"，好像是非常神奇的东西，这个气，本身也是由原子组成的。因为世界上不可能
有别的物质产生。

不只是地球，整个宇宙的原子，和我们这里的原子完全是一模一样的。

我们怎么会知道？因为每个原子会发出一些特殊的光来。譬如说我们知道太阳上有氦原子，氦原子
发出光的那个性质，所谓的光谱和地球上能够观察到的光谱一模一样。整个宇宙世界里，万物都是
由原子构成的。

这个道理大家是要慢慢想。但是这个概念是个非常伟大的概念，虽然真正对原子的理解，是20世纪
初由于量子力学的奠基。

但是大家知道了不起的一点，两千年以前，原子的概念就被希腊的人提出来了。所以，这是一种思
想方法，就是要把世界上万物的复杂性归纳到原子的简单性。

我们知道元素周期表特别简单，那么千变万化的世界，归纳到最后就是这100多种元素，这就是思
想方法的伟大。

好像是非常抽象的科学概念，和我们今天办企业有什么关系？做任何的企业要能赚钱，就是用简单
的办法来解决一个复杂的问题。



欧几里得的几何定理

以上是物理的概念，也是化学的概念，如果用数学来描写，最精华的思想是什么？希腊文明的伟大，
除了那些公式之外，是把数学思想已经基本奠定了，这就是欧几里得的公理系统。

这么错综复杂的理论体系，它一定要建设在五条不言而喻的公理上面：比如两点可以划一条直线；
所有直角都全等

这个事情我们觉得真是太不言而喻了，根本不需要证明。欧几里得把它作为基本的公理，就是第一
性原理。再复杂的知识体系，你一定要归纳成最少的几条不言而喻的公理。

欧几里得的妙处就是出发于那些显而易见的公理，来整理他整个知识的体系，把它变成一个丰茂的
大树，这些大树的根就是一些公理。

在这种情况下，物理的思想和几何的思想也是统一的思想，把万物归到一个最最简单的原理上。

自然选择，适者生存

生物是一个非常复杂的系统，好像不容易总结出非常简单而普世的规律，其实，如果整个生物用一
句话来描写的话，就是"自然选择，适者生存"。

所以，生物之所以能够进化，是因为周围的环境一直在改变，能够适应环境的生物就能生存，不
适应的就会被淘汰，这是进化的最原始动力。

我们每次讲公司的生和死，其实已经潜意识把公司看成是生物，公司也是同样适者生存，竞争是
非常残酷的，但是越是极地环境下生存的公司，就越优秀。

人人生来平等

讲起人文的思想，如果用一句话来总结的话，就是"人人生而平等"。这是美国《独立宣言》上的
第一句话，基本上模彷了欧几里得的公理系统。

我要建一个国家，国家是一个非常复杂的体系，但也要建在一个基本的原理上。这个基本的原理，
一定要是每个公民觉得是不言而喻的一个真理，不需要过多的解释。

美国的宪法200年不变，为什么？它是把科学的基本理念用在治国。既然欧几里得复杂的定理系统
能够建立在几条显而易见的公理上，我们建国为什么不可以？使得每个公民根本不需要任何知识，
一讲他就知道？

这样国家才能真正地牢固，这是人人生来平等，这是一个基本的原理。

自由的空气在飘扬

说到办一流的大学，大家都会想到哈佛大学和斯坦福大学这些百年学府。斯坦福大学牛在哪儿？
它的校训是"自由的空气在飘扬"。

这是一个百年学府成功的前沿思想，就是学术环境一定要有自由，一不要受政治的影响，二不要
受功利心的影响。

笔胜于剑

如果我要总结整个人类文明几千年的历史，用一句话来描写，我会说"笔胜于剑"，笔远远比剑来
得更重要。

历史上，亚历山大征服了世界。他有两位老师，一位是他的父亲腓力二世，教他怎么用武力征服
已知的世界。另一位老师叫亚里士多德，同样教他改变世界，不是用武力，而是知识，真正把人类
的知识彻底整合，彻底征服。

所以亚历山大有两个改变世界的志向，一是征服人类已知的世界，他打到阿富汗时痛苦一场，认为
下面没有可以征服的地方；二是亚历山大图书馆，他的目标是收集人类所有的书籍。

他征服过来的帝国，在他过世一年之内就全部崩溃，但他真正给人类文明留下的是亚历山大图书
馆，由于信息极端密集，也吸引了很多学者汇聚，影响了人类历史。

这个道理很简单，但大家在用的时候，往往不知道它的深意，希望大家能通过这些故事深入思考。

隐形的手

如果讲起经济学，也要有一句话，我想就是亚当斯密所讲的：

市场是一个隐形的手。

这句话的道理，我想大家已经讲得很多，但是做起来，往往会不太明白，尤其是政府在做事情的时
候，往往就有一个无形的手就会变成一个有形的手。

但是这个道理非常的深刻，你在用有形的手干预市场的话，很短时间内可能会有些效果，但肯定不
能打造百年老店，不可能形成千年思想。

大道至简

刚才这些都是西方人留下的思想，我们中国千年的文明，留下的思想哪一句应该写到信封背面呢？
"大道至简"。

很多人说起谁牛，就说是专家，其实专家并不牛，把大道用简单的话讲出来，让人人都听懂，这
才是真正牛的。

千年思想的确最最精华的都是大道至简，你看宇宙美妙在哪儿？E=MC这样一个公式，能够描写小
到原子，大到宇宙。真理的共通点就是"大道至简"。

讲个故事：

4的根号等于几？很简单，2和-2，英国理论物理学家、量子力学的奠基者之一狄拉克初中时，就
觉得这个回答非常非常奇妙，为什么开根号的时候总是有一个正根，有一个负根？

他突然想到把这个原理推广了一下，就说宇宙上面所有的基本粒子，都有个反粒子，有个电子就
有个反电子，有个质子就有个反质子，有个中子就有个反中子，这是个非常非常神奇的发现。

所以，科学大师，你看他为什么能够做出这些伟大的科学发现？就是他始终没有忘记"大道至简"，
后来狄拉克得到了诺贝尔奖。

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对于张首晟教授曾在课程上提出的问题："假设世界末日到了，诺亚方舟上只能够携带一对动物和
一个信封，信封背面，你可以总结所有人类知识，那你们会写下什么？"