张首晟，斯坦福大学物理系终身教授。
20181206逝世。
本文根据张首晟老师课程整编。
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；
一、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=mc²，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=mc²，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=mc²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恒的。
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。
二、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”，好象是非常神奇的东西，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。
三、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。
四、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。
五、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，基本上模仿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。
六、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。
七、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。
八、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。
九、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=MC²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。