本書旨在揭示驅(qū)動(dòng)物質(zhì)文明進(jìn)步的根本力量——物理精神。本書第一部分從物理學(xué)的誕生開始，梳理了物理學(xué)的發(fā)展歷程，勾勒出當(dāng)代物理學(xué)的大廈，進(jìn)而展現(xiàn)了物理科技如何成為現(xiàn)代化學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)、心理學(xué)、地球科學(xué)的基礎(chǔ)。第二部分講述了物理科技在戰(zhàn)爭(zhēng)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(yīng)用于捍衛(wèi)國家安全、產(chǎn)業(yè)進(jìn)步和企業(yè)創(chuàng)新上。第三部分介紹前沿科技——納米技術(shù)、人工智能的緣起、基礎(chǔ)和當(dāng)前進(jìn)展，展現(xiàn)了自組裝是驅(qū)動(dòng)物質(zhì)、信息和人工智能發(fā)展的機(jī)制。
方禮勇，長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院應(yīng)用地球物理學(xué)學(xué)士、北京大學(xué)國發(fā)院EMBA、武漢大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)博士。曾任聯(lián)想集團(tuán)信息服務(wù)群組研發(fā)總監(jiān)，北京壹人壹本聯(lián)合創(chuàng)始人；資深I(lǐng)T專家，北京信息服務(wù)業(yè)25年有突出貢獻(xiàn)人才。
第一部分物理學(xué)的進(jìn)化：從物理學(xué)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(zhì)、能量、演化與數(shù)學(xué)6
13技術(shù)是什么：材料、信息、制造與合成9
14經(jīng)濟(jì)是什么：人工物的生產(chǎn)效率與消費(fèi)12
15物理精神：通過測(cè)量驅(qū)動(dòng)物質(zhì)、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(xué)18
21孕育期的物理學(xué)：自然哲學(xué)20
22第一次物理革命：牛頓力學(xué)與機(jī)器宇宙23
23能量的發(fā)現(xiàn)：熱力學(xué)與電磁學(xué)27
231熱力學(xué)：能量與統(tǒng)計(jì)28
232電磁學(xué)：電、磁、光與場(chǎng)30
24第二次物理革命：能量與物質(zhì)的量子作用32
241能量即物質(zhì)：狹義相對(duì)論33
242基礎(chǔ)物質(zhì)：原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)34
243量子理論：從量子力學(xué)到量子電動(dòng)力學(xué)35
25至微物質(zhì)：物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)與演化機(jī)制39
251粒子物理學(xué)的誕生與發(fā)展39
252標(biāo)準(zhǔn)模型與物理理論大統(tǒng)一的嘗試41
26至大物質(zhì)：宇宙的誕生與演化45
261宇觀觀測(cè)技術(shù)與新天文學(xué)的誕生45
262當(dāng)代宇宙演化理論48
第3章建立技術(shù)第一原理的介觀物理學(xué)54
31原子結(jié)構(gòu)與分子構(gòu)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(gòu)造59
32解剖固態(tài)物質(zhì)：固態(tài)物理學(xué)60
321物質(zhì)的力學(xué)性質(zhì)：晶體的幾何結(jié)構(gòu)60
322物質(zhì)的導(dǎo)電性：固體能帶理論63
323物質(zhì)的磁性：荷電粒子的自旋與相互交換66
33構(gòu)造固態(tài)物品：半導(dǎo)體元器件69
331N型半導(dǎo)體與P型半導(dǎo)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(zhì)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(zhì)：超導(dǎo)體與超流體78
343其他狀態(tài)下的物質(zhì)舉例81
35構(gòu)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(dǎo)纖維與光纖通信86
353光子操控87
354非線性光學(xué)90
355量子光學(xué)與量子信息光學(xué)91
36操控微觀：顯微鏡技術(shù)92
361光學(xué)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(shù)的重要性96
第4章科學(xué)重建：奠基在物理科技上的新科學(xué)98
41化學(xué)：從焙燒、電離到合成99
411煉丹術(shù)和煉金術(shù)100
412近代化學(xué)的誕生100
413現(xiàn)代化學(xué)的重建104
42醫(yī)學(xué)與生物學(xué)：從性命、機(jī)器到基因編輯108
421古代醫(yī)學(xué)：性命的禁區(qū)108
422近代醫(yī)學(xué)：人是機(jī)器110
423現(xiàn)代醫(yī)學(xué)：測(cè)量與精準(zhǔn)醫(yī)藥112
424現(xiàn)代生物學(xué)：基于分子的觀測(cè)與編輯114
43心理學(xué)：從個(gè)人內(nèi)省、行為反射到認(rèn)知科學(xué)119
431近代心理學(xué)的誕生121
432行為心理學(xué)三階段124
433認(rèn)知科學(xué)的誕生127
44地球科學(xué)：從觀察歸納到探測(cè)反演133
441近代地質(zhì)學(xué)133
442現(xiàn)代地球科學(xué)136
第二部分物理科技的應(yīng)用：物質(zhì)文明的第一生產(chǎn)力142
第5章資源之爭(zhēng)：戰(zhàn)爭(zhēng)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(shù)霸權(quán)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(jìn)化154
523槍炮的自動(dòng)化與殺戮機(jī)器156
53操控波與粒子：無線電與原子彈158
531鋼鐵機(jī)器與無線電之戰(zhàn)158
532原子彈：還原一切為物質(zhì)與能量160
533以物理科技優(yōu)勢(shì)冰封戰(zhàn)爭(zhēng)164
54新軍事競(jìng)爭(zhēng)：從微電子到量子信息165
第6章宏觀經(jīng)濟(jì)：工業(yè)的驅(qū)動(dòng)力173
61發(fā)明時(shí)間與空間：科技與工業(yè)革命的準(zhǔn)備174
611統(tǒng)一時(shí)間的誕生174
612絕對(duì)空間的發(fā)明176
613特殊的材料：玻璃177
62真空與機(jī)器：第一次工業(yè)革命179
621真空的發(fā)明179
622蒸汽機(jī)的發(fā)明競(jìng)賽181
623英國紡織業(yè)的逆襲183
63化學(xué)與電磁力：第二次工業(yè)革命185
631元素、電化學(xué)與合成化學(xué)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(jì)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(dǎo)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(diǎn)223
第7章微觀經(jīng)濟(jì)：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(hù)者227
712現(xiàn)代工匠：先進(jìn)材料和加工工具的創(chuàng)造者231
72流水線：組裝自動(dòng)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(jī)器系統(tǒng)的自動(dòng)化組裝239
723豐田精益制造：回歸工匠243
73工業(yè)研究實(shí)驗(yàn)室：基礎(chǔ)研究才是護(hù)城河245
731工業(yè)研究實(shí)驗(yàn)室的起源與德國合成化學(xué)246
732美國的工業(yè)研究實(shí)驗(yàn)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(jì)255
741早期硅谷——無線電發(fā)燒友255
742締造半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)257
743新經(jīng)濟(jì)：個(gè)人電腦、生物科技與信息科技259
第三部分物理精神在當(dāng)下：自動(dòng)化組裝世界263
第8章納米科技：自下而上的物質(zhì)自組裝264
81自下而上的理念與國家意志264
811費(fèi)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(dòng)267
813新模式：科學(xué)、技術(shù)、制造一體化269
82自下而上地組裝物質(zhì)世界274
821自下而上：材料科學(xué)的第三次革命276
822物質(zhì)自組裝：從納觀、微觀到宏觀279
第9章人工智能：始于思維測(cè)量的知識(shí)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(jī)器自動(dòng)化287
912測(cè)量思維：哲學(xué)、數(shù)學(xué)、邏輯、認(rèn)知與計(jì)算290
92用物理智能實(shí)體實(shí)現(xiàn)知識(shí)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(dòng)310
923實(shí)現(xiàn)人工智能：構(gòu)造理性Agent313
924知識(shí)自組裝：智能機(jī)器的自學(xué)習(xí)317
結(jié)語：物理——無盡的前沿320
參考書目325
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