前言

长期以来，商业创新层出不穷，技术创新却屈指可数。对此，社会上的各种力量都在讨论，并几乎一致性地认为技术创新是极其困难的，投入巨大且收效甚微。但从逻辑上看，技术创新比商业创新容易。其原因在于，商业创新的决策所信赖的信息是不完备的，对用户心理是盲测的，不仅测试成本高，更需要技巧。技术创新的工作则面向客观而具体的对象，其方法明确、信息完备，且实施成本低。

从历史事实来看，第二次世界大战之前三百年的科学发展只依赖于同期数百位科学家的努力，却诞生了牛顿力学、热力学、麦克斯韦电磁学、相对论、量子力学及近代化学等。同时，几乎所有伟大的科学家都年纪轻轻就做出了伟大发现，并未依赖个人的长期经验。在发明实验设备方面，伽利略的望远镜、法拉第的电磁设备、迈克尔逊·莫雷的实验设备、威尔逊的云室、加州理工学院的粒子加速器等，都是一个人或几个人设计制造的，所需经费少之又少。在现代信息技术发展史上，几乎所有伟大的底层发明，如信息论、晶体管、计算机架构、集成电路、编程语言、网络协议、数据库等都是由一个或几个年轻人完成的，几乎找不到需要几百人、几千人发明微积分、万有引力定律、集成电路、编程语言的例子。因此，技术创新并不是高不可攀的。

如何进行技术创新呢？从事实看来，其核心是寻找技术创新的源头。技术创新的源头是物理。

正如爱因斯坦所说，世界上最不可思议的事情，就是这个世界是可思议的。几百年来，物理给我们提供了确凿的证据，说明了如何从几种简单粒子，在观测工具的帮助下，遵循定律，演绎出所有先进的科学知识和技术，进而经济地制造出各种物品。如果采取彻底的唯物主义，相信世界是物质的，就会无条件地接纳物理，将它作为指导技术创新的唯一原则。如果是彻底的理性主义者，就会坚定不移地从物理中寻找一切经济问题的答案。物理以摩尔定律等现象告诉我们，跟随它，所获得的物质进步是指数级的，而且是可持续的。

物理精神——物质、信息和人工智能自组装前言物理是如何成为技术创新源头的呢？从逻辑上看，只有自身是技术创新驱动的，才可能成为其他技术创新的源头。几个世纪以来，物理学无疑是持续创新的，牛顿力学、热力学、麦克斯韦电磁学、相对论、量子力学、标准模型等伟大创新塑造了人类关于自然界的认知，为人类改造自然提供了知识和原理。坚持实验是这一创新得以持续实现的基础。透视实验的过程，是由观察、实验、测量和计算组成的。因此，正是测量技术的不断创新促成了物理学的发展。

观察、实验、测量和计算，使认知发生了两个方向的运动。一个方向是原理方面的，即向底层探索，找到宇宙中更为普适的定律，发现构成宇宙的、更基础的基本粒子，以及它们之间的相互作用，从而洞悉构建物质世界的更底层的原理，以及探索的方法，这些知识构成了所有自然科学的基础，意味着各门自然科学学科无论在知识方面，还是在技术方面，都享有同样的基础内容。从概念、定律、公式到实验、测量、计算和操控手段等，物理学的知识和技术成为科技第一原理。

另一方向是经验方面的。从第一次工业革命到今天的产业史，是从潜意识地采用自然科学知识到聚焦于自然科学知识，并运用其方法的发展史。运用物理等自然科学的最新知识和方法，自上而下地设计、合成和构造各种人工物质和物品，如材料、机器、药品、建筑、信息、家电、计算机等，从而创建了人工世界，制造上述物质和物品的产业分为农业、工业、服务业，等等。制造中采用的知识和方法离物理学越近，获得的物质操控能力就越强，并体现为更强的生产力、企业的竞争力和社会的经济力。

自2000年起，科技创新的模式发生了跃迁。由于自然科学知识的演绎性所具有的自动推理的特征，改变了传统经验性和分散的探索方式，基于科技第一原理，系统地运用物理知识和方法论，试图自下而上地构建人工世界。其代表是纳米科技和人工智能。纳米科技的主张是自下而上地自组装物质与物品，而人工智能的主张则是自下而上地让物质与物品自动化地思考和行动。

所以，物理学成为技术创新的原力的命题，在逻辑上是成立的，在经验上是被归纳验证的。

物理科技的核心是测量，追求测量极限的竞争就是物理精神。物理精神就是这样一种递归力量，它使用已确定的自然科学知识，通过观察、实验、测量和计算等技术手段，与物理产生的事实相互作用，在一个方向上增加知识的确定性和精微性，在另一个方向上增加人工物品的纯粹性和自动性。知识的确定性意味着基础研究的深入，而人工物品的纯粹性则意味着提升了自动化组装的效率。这两个方向上的探索并不是相互割裂的。针对应用的研究可以产生基础研究成果，这种模式被称为巴斯德象限。

本书第一部分从物理学的诞生开始，先讲述物理学的发展；接着讲述这些知识是如何被用于制造物质和物品的（以信息科技为例，物理学代表了人类当代创新的最佳实践）；最后讲述其他科学以物理科技作为知识基础和技术基础，进行了卓有成效的重建。

第二部分梳理了物理科技在社会生产力和效率上的作用。通过历史事实表明：基于物理原理和技术诞生的创新是经济效率最高的创新。离物理原理和方法越近，经济运行的效率就越高，企业的生存概率也越高，社会生活的物质质量就越好。

第三部分透视了当下正在发生的事情，物理精神体现在纳米科技和人工智能上。纳米科技直接提倡自下而上的物质自组装，人工智能发展的内在逻辑则揭示了一个新时代，即知识可以通过设备智能地获得，打破了机器不能获取知识和思维能力的神话。纳米科技和人工智能都是物理精神发展的产物，是人类精神的物理化，证明了大自然的自组装规律。