本書旨在揭示驅動物質文明進步的根本力量——物理精神。本書第一部分從物理學的誕生開始，梳理了物理學的發(fā)展歷程，勾勒出當代物理學的大廈，進而展現(xiàn)了物理科技如何成為現(xiàn)代化學、生物學和醫(yī)學、心理學、地球科學的基礎。第二部分講述了物理科技在戰(zhàn)爭史、第一和第二次工業(yè)革命、信息革命和企業(yè)創(chuàng)新中發(fā)揮的根本作用，說明了如何將物理科技應用于捍衛(wèi)國家安全、產(chǎn)業(yè)進步和企業(yè)創(chuàng)新上。第三部分介紹前沿科技——納米技術、人工智能的緣起、基礎和當前進展，展現(xiàn)了自組裝是驅動物質、信息和人工智能發(fā)展的機制。
方禮勇，長春地質學院應用地球物理學學士、北京大學國發(fā)院EMBA、武漢大學應用數(shù)學博士。曾任聯(lián)想集團信息服務群組研發(fā)總監(jiān)，北京壹人壹本聯(lián)合創(chuàng)始人；資深IT專家，北京信息服務業(yè)25年有突出貢獻人才。
第一部分物理學的進化：從物理學到物理科技1
第1章綜述：用物理制造出來的世界2
11文明是什么：從手工制造到自組裝3
12世界是什么：物質、能量、演化與數(shù)學6
13技術是什么：材料、信息、制造與合成9
14經(jīng)濟是什么：人工物的生產(chǎn)效率與消費12
15物理精神：通過測量驅動物質、信息與人工智能自組裝15
第2章探究第一原理的理論物理學18
21孕育期的物理學：自然哲學20
22第一次物理革命：牛頓力學與機器宇宙23
23能量的發(fā)現(xiàn)：熱力學與電磁學27
231熱力學：能量與統(tǒng)計28
232電磁學：電、磁、光與場30
24第二次物理革命：能量與物質的量子作用32
241能量即物質：狹義相對論33
242基礎物質：原子內部結構34
243量子理論：從量子力學到量子電動力學35
25至微物質：物質基本結構與演化機制39
251粒子物理學的誕生與發(fā)展39
252標準模型與物理理論大統(tǒng)一的嘗試41
26至大物質：宇宙的誕生與演化45
261宇觀觀測技術與新天文學的誕生45
262當代宇宙演化理論48
第3章建立技術第一原理的介觀物理學54
31原子結構與分子構造：原子理論的拓展56
311原子的電子組態(tài)56
312分子與化合物的構造59
32解剖固態(tài)物質：固態(tài)物理學60
321物質的力學性質：晶體的幾何結構60
322物質的導電性：固體能帶理論63
323物質的磁性：荷電粒子的自旋與相互交換66
33構造固態(tài)物品：半導體元器件69
331N型半導體與P型半導體70
332二極管與三極管71
333單晶硅、分立元件、集成電路與芯片72
34探究物質的不同物態(tài)：凝聚態(tài)物理74
341凝聚態(tài)物理的核心概念74
342低溫下的物質：超導體與超流體78
343其他狀態(tài)下的物質舉例81
35構造光子：光子的能量、信息與操控84
351激光與激光器84
352光導纖維與光纖通信86
353光子操控87
354非線性光學90
355量子光學與量子信息光學91
36操控微觀：顯微鏡技術92
361光學顯微鏡92
362電子顯微鏡93
363原子力顯微鏡95
364微觀操控技術的重要性96
第4章科學重建：奠基在物理科技上的新科學98
41化學：從焙燒、電離到合成99
411煉丹術和煉金術100
412近代化學的誕生100
413現(xiàn)代化學的重建104
42醫(yī)學與生物學：從性命、機器到基因編輯108
421古代醫(yī)學：性命的禁區(qū)108
422近代醫(yī)學：人是機器110
423現(xiàn)代醫(yī)學：測量與精準醫(yī)藥112
424現(xiàn)代生物學：基于分子的觀測與編輯114
43心理學：從個人內省、行為反射到認知科學119
431近代心理學的誕生121
432行為心理學三階段124
433認知科學的誕生127
44地球科學：從觀察歸納到探測反演133
441近代地質學133
442現(xiàn)代地球科學136
第二部分物理科技的應用：物質文明的第一生產(chǎn)力142
第5章資源之爭：戰(zhàn)爭的制勝力143
51操控生物能量：士兵、戰(zhàn)車與戰(zhàn)馬144
511馴化中的馬和步兵方陣144
512游牧民族的騎術霸權147
52操控人造火：火槍與火炮150
521始于中國的火槍與火炮151
522火炮與城堡的科技進化154
523槍炮的自動化與殺戮機器156
53操控波與粒子：無線電與原子彈158
531鋼鐵機器與無線電之戰(zhàn)158
532原子彈：還原一切為物質與能量160
533以物理科技優(yōu)勢冰封戰(zhàn)爭164
54新軍事競爭：從微電子到量子信息165
第6章宏觀經(jīng)濟：工業(yè)的驅動力173
61發(fā)明時間與空間：科技與工業(yè)革命的準備174
611統(tǒng)一時間的誕生174
612絕對空間的發(fā)明176
613特殊的材料：玻璃177
62真空與機器：第一次工業(yè)革命179
621真空的發(fā)明179
622蒸汽機的發(fā)明競賽181
623英國紡織業(yè)的逆襲183
63化學與電磁力：第二次工業(yè)革命185
631元素、電化學與合成化學186
632電的工業(yè)化使用188
633德國的工業(yè)化超越191
64信息物理化：第一次信息革命193
641信息的發(fā)明195
642信息物理化與計算革命200
643美國的稱霸和中國的崛起208
65量子信息化：第二次信息革命217
651硅基半導體的極限219
652量子信息科技的興起220
653角逐量子信息科技制高點223
第7章微觀經(jīng)濟：企業(yè)的顛覆力226
71工匠：探索材料物理與工程227
711早期工匠：神秘制造技藝的守護者227
712現(xiàn)代工匠：先進材料和加工工具的創(chuàng)造者231
72流水線：組裝自動化制造237
721美國制造體系：可互換部件的系統(tǒng)化238
722福特流水線：機器系統(tǒng)的自動化組裝239
723豐田精益制造：回歸工匠243
73工業(yè)研究實驗室：基礎研究才是護城河245
731工業(yè)研究實驗室的起源與德國合成化學246
732美國的工業(yè)研究實驗室249
733基于物理原則：看懂谷歌與華為253
74硅谷模式：以物理科技顛覆舊經(jīng)濟255
741早期硅谷——無線電發(fā)燒友255
742締造半導體產(chǎn)業(yè)257
743新經(jīng)濟：個人電腦、生物科技與信息科技259
第三部分物理精神在當下：自動化組裝世界263
第8章納米科技：自下而上的物質自組裝264
81自下而上的理念與國家意志264
811費曼：終極問題是操作原子制造各種物品264
812納米科技的興起與全球行動267
813新模式：科學、技術、制造一體化269
82自下而上地組裝物質世界274
821自下而上：材料科學的第三次革命276
822物質自組裝：從納觀、微觀到宏觀279
第9章人工智能：始于思維測量的知識自組裝286
91人類智能物理化的理念與追求287
911役使萬物：從馴化、制造到機器自動化287
912測量思維：哲學、數(shù)學、邏輯、認知與計算290
92用物理智能實體實現(xiàn)知識自組裝303
921物理化智能：人工智能的三次浪潮303
922定義人工智能：理性地行動310
923實現(xiàn)人工智能：構造理性Agent313
924知識自組裝：智能機器的自學習317
結語：物理——無盡的前沿320
參考書目325
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