科技的温度

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美妙、简单、普适的科学

张首晟：我们现在都非常追捧iPhone,其实你仔细看的话,它里面的东西很少是Apple自己发明的,它只是做了一个非常奇妙的整合.最终大家喜欢iPhone,就是因为它把技术跟科学跟艺术联系在一起,它有一种美的感受.我们今天的iPhone,相当于过去非常庞大的一个计算机.

潘石屹：这个iPhone手机,要放到1970年代的话等

张首晟：那要有一个无比大的大楼,而且要放很多的智能设备等等.所以说我们整个芯片技术、信息产业,发展非常快.大家都在讲现在是大数据时代了,总的来说,就是我们来到了一个信息的时代.信息的时代,有一个最最基础的技术,就是半导体芯片技术.1940年怎么发表明了半导体三极管,后来又发明了集成电路,差不多是1950年代.自从发明了集成电路,直到现在,它里面的三极管个数是每过18个月就翻一次倍.现在碰到一个最困难的问题,就是芯片集成度继续往上升的话,它产生的热量根本没办法散出去.这样的话,芯片继续工作会烧掉,这是一个非常可怕的危机.让它按照过去的原理来工作的话再也不能往前走了.

潘石屹：现在已经到一个极限了?

张首晟：差不多今后的5年左右.

潘石屹：5年左右就到极限.

张首晟：IBM、英特尔等所有半导体大公司,他们都是发出了这样一个警告,已经走到了一个不可逾越的瓶颈.过去50年、60年,我们物理学家（对半导体）不需要做太多基础性研究,做一些工程上面的研发和修修补补的工作就可以了.但是现在我们认识到,这个危也带来了机,就是从我们物理学家、科学家来说,一定要跑到一张白纸上面,重新画一张图,根本改变它本来工作的原理.

本来在芯片层次电子的运动是杂乱无章的,就像你开了一个特别好的跑车,但是在集市上面跑,它再怎么样也显不出它的威力来.电子其实是一个很奇妙的基本粒子,它有很多功能,由于这个杂乱无章的运动方式限制了它,没有把它的功能真正体现出来.我们拓扑绝缘体的发明利用了非常简单的原理,就是各行其道、互不干扰,这样就能够把整个芯片技术提高到一个新台阶.那我们本来是在集市上开跑车,现在我们是建了高速公路.

潘石屹：一般都是在自然界有个材料,我们把它拿到实验室来研究它的化学性质物理性质.而这个拓扑绝缘体,是你头脑中想象出来,然后在实验室里面去找.是什么东西启发你,可能有种化合物或者有几种化合物会具备这样的性质?

张首晟：石屹,你的问题提得非常好.科学家在探索的过程中引导他的是什么?我想这个问题,每个科学家都有自己的答案.我个人的研究并不是一开始就想有什么应用.理论物理学家一个是为他的好奇心所驱动,一个是为他对美的追求所驱动.

潘石屹：我在10多年前看过一本书,说爱因斯坦提出广义相对论的过程.他把自己关在屋子里很长的时间算啊写啊,出来后说的第一句话是,上帝是奇妙的.我就琢磨,他为什么不跟所有人宣布我的研究成果是什么,而是说上帝是奇妙的.这个好像就特别带有宗教色彩了,作为一个物理学家,为什么说了这样一句话?

张首晟：我们本来以为科学完全就是实验的科学,实验是检验真理的唯一标准.这个话最终来讲还是对的,但是像爱因斯坦这种层次的科学家,他们有种信念,就是大自然的规律总是又美妙又简单又普适.比如爱因斯坦和牛顿的工作、他们所发现的定律.大可以大到整个宇宙,小可以小到原子的层次.我们完全从客观角度来看的话,没有一个解释,说为什么大自然最深刻的道理,又美妙又简单又普适.但他们每一次都发现大自然的规律在最深刻的层次总能满足这3个条件,他们由衷赞叹.小到一个原子,大到整个宇宙,都是如此.

诺贝尔奖获得者如何讲基础课

潘石屹：我跟中国的大学生接触不多.每次去有演讲什么的,反正必提的是两个问题：第一个是如何成功.第二个是房价到底高了还是低了.都是特别形而下、特别具体的问题.

张首晟：现在我们中国讲得最多的是GDP.有人做了一个非常有趣的统计,如果把斯坦福的学生出来创办的公司组成一个经济体,它的GDP在全世界排名多少?它排第10位.这是一个非常惊人的数字.当年威廉肖克利发明半导体之后,就来到斯坦福大学物理系做老师,然后他和他的学生创办了一个接一个的公司,就奠定了整个硅谷的技术.现在我们到了互联网时代,一开始有思科的路由器,是斯坦福大学发明的.有一阵子有个计算机公司非常有名叫SUN,大家觉得非常奇怪,为什么计算机公司叫这个名字?其实它的名字是StanfordUniversityNetwork,又是斯坦福大学的.雅虎（创始人）是我们的研究生,谷歌（创始人）也是我们两个博士生,VMware是我们两个老师创办的,等等等等,一浪接一浪,斯坦福从来没有错过一浪,并且都是在推动整个波浪.

这跟斯坦福的学术空气很有关系.我们有追求诺贝尔奖那个层次,但我们在应用层次也是用同样的第一性原理来想问题.怎么把东西做得又简单又美丽又普适,把科学的审美观真正用到创业上.刚才你说形而下形而上,我们有的时候创业吧,赚一个小钱就行了,但斯坦福那些学生,他们胸怀着整个世界.

我们以前一直在思考,比如说办大学,用哪个基本的模式.1950年代的时候,我们学了苏联的模式.譬如说要造船,我们为什么不建一个大学专门主攻造船,这样我可以造得很专很深呀.我们如果要研究航天,专门建一个大学只做航天.这是苏联的模式.美国和德国的模式,比如你要在斯坦福学物理,你一定要去学一些人文的课程,物理反而不怎么管.因为知道你要读物理专业,你自己肯定会有兴趣去学物理的课.我觉得中国还在从苏联模式走向美国模式的转变过程中.潘石屹：太专.

张首晟：我们的教育,还是学物理的孩子整天让他学物理,学数学的孩子整天让他学数学,越专越好,觉得容易出成果.但是往往一些大的发现,都是在不同的专业领域互动后,有了一个灵感的火花.我们拓扑绝缘体的发现,就是把最美妙的数学和具体的材料结合起来,这个是人家以前没想到的.数学家甚至觉得他最自豪的就是我的知识没用,我只是为了好奇心来追求知识.而我们是拿他们认为根本不需要关心有用没用的理论来应用.这样的话就要有比较开阔的视野.现在中国的大学教育当中,这是比较欠缺的.

潘石屹：首晟,你在清华和斯坦福都开了课,你觉得教育上面有什么不同?

张首晟：斯坦福一直在思考要如何创新.我们要创新,首先要听听客户――学生的意见.那有学生说,我好不容易考上了斯坦福大学,那些大课听来听去,好像跟别的学校也没太大差别,斯坦福特殊的地方在哪儿?我们听了这个意见后下了决心,真的改变了我们的教育方式――我们要请名师,最有名的那些诺贝尔奖获得者层次的老师来教最最基础的课程,一年级本科生的课程,而且有一个要求,课堂上面不能超过18个学生.讲的题目都不是很常规的,是比较好玩的.比如我有一位同事是物理系的,他得了诺贝尔奖,在非常专门的一个领域.但他平时对摄影很有兴趣,所以他开了一门课叫“物理摄影”,就是摄影里的物理.18个学生,他经常带他们出去郊游,教他们摄影的同时,讲了很多光学的原理.这样的话,学生就觉得体验非常不一样,能够跟诺贝尔奖获得者对话,题目本身又很有趣.我们有很多这样的课程,学校真正花了工夫请了名师来教.

后来我也想,我怎么开一门这样的课程.当时正好是2012年,我就做了这么个广告,大家都说2012年是世界末日.当年诺亚上方舟是每种动物带一对.

潘石屹：一公一母.

张首晟：一公一母.为什么要带上一对对动物?其实带上去的是信息,因为一公一母的话基本基因就在那里,然后还可以继续繁衍,等于把整个动物世界的信息保存下来了.按照这个原理,如果允许你走上诺亚方舟时带一个信封,你可以在信封背面写下你想写的人类的知识,就是说你要把人类的知识浓缩到一个信封的背面带上诺亚方舟,使得洪水退了之后,你能够根据这个信封来还原人类世界,你会写什么?这是一个比较有趣的题目.

潘石屹：写在一个信封背面,这个有没有答案?

张首晟：我整个课程就是教你信封背面要写些什么公式.我当时跟学生们分享,我认为我们整个人类的知识,一个最最深刻、最最精华的思想,就是世界上所有物质都是由原子构成的.这句话包含了深刻的信息,很多知识根据这句话就可以得到还原.

潘石屹：派生出来.

张首晟：我们每个老师都要被学生写评语,后来有学生说,这门课深深地改变了我的世界观.