张首晟生前是斯坦福大学物理系、电子工程系和应用物理系终身教授，一直在拓扑绝缘体、量子自旋霍尔效应、自旋电子学、高温超导等领域做研究，他领导的研究团队于2006年提出的量子自旋霍尔效应被《科学》评为2007年“全球十大重要科学突破”之一，他的天使粒子也被认为是极有可能获得诺贝尔奖的成就。他的导师杨振宁先生评价，“对他来说，获得诺贝尔奖只是时间问题。”

张首晟所获物理界重量级奖项包括欧洲物理奖、美国物理学会巴克莱奖、国际理论物理学中心狄拉克奖、尤里基础物理学奖等。

除了科学家身份以外，张首晟也是一名投资人，他于2013年创立了丹华投资，专注于投资最具颠覆性的创新科技和商业模式。

张首晟教授致力于基础科学研究和风险投资，近年来与国内高校和科研院所的合作十分成功，使我国相关科学研究与国际最先进思想对接，极大地促进了我国凝聚态物理研究的发展，并搭建起斯坦福大学、硅谷和中国的桥梁。

张首晟教授对国内年轻一代科学家在原创性研究方面寄予厚望，2016年他在上海交通大学高级金融学院名家讲坛上演讲时指出，“也许我们现在从1到10，从10到100都能够做得很好，但是从0到1的创新还有一段路要走”。以下为报告原文。

只有解决真正的科学问题，才能带来真正的商机

为什么有些科学家比较牛？为什么有些科学家比较平凡？不是谁工作更努力，我平时也挺喜欢玩，主要是要眼光准确——那么多可以选的题目当中你怎么选对题目，朝这个方向走下去，最终开辟一片新天地，这个是关键的。投资也是同样的道理，我平时也喜欢思考，到底怎么把两个之间打通，这也是我今天分享的一个主题。

现在全世界都在学硅谷，连德国这样的发达国家都在学硅谷，但是，所有人都应该回头看，当年什么机会使得硅谷产生的。

在上世纪40年代，科学家肖克莱发明了三级管，随后他带着三级管的工艺来到了硅谷，正是三极管的工艺造就了最初的硅谷。如果要复制一个新的硅谷神话，你要找到下一次这样的机会。所以我的研究过程当中就想这不是简单的解决了一个科学问题，也是真正的会带来无穷的商机。这就是基础科学研究和斯坦福的危与机。

我自己的经历也恰恰说明了这一点。

在1980年，德国科学家发现了量子霍尔效应，这是科学上的伟大发现。这一发现以及其后的相关研究，共两次获得诺贝尔奖。但是这一发现没有任何实际效用。

而我后来的量子自旋霍尔效应，也并非是从实用的目标开始的，而是为了从数学上找到一个完美的表现模型。

一个科学的基础发现要走向应用，往往需要非常漫长的过程。但是在这个漫长的过程中，也不是以应用为目标的。

但是，量子霍尔自旋效应在2006年发表后，到2007年就被证明存在，并且可以用于解决日渐走向终结的摩尔定理了。

这就是我们常常所说的科学的灵感在哪里。并不是在现实的追求上，而往往是追求一种美妙的自然的规律，不论是我发现的拓扑绝缘体，还是量子霍尔自旋定律。

所以我想把这些思维的原理总结出来，我最近准备写一本书叫“大道至简”，就是特别高深的科学发现往往就是用2=1+1这么简单的规律发现出来。

自然往往都是非常的简洁完美。

再给大家介绍一下拓扑绝缘体。

我们之所以有这个发现，是一个非常美妙的数学概念联系在一起。这里大家关心的可能都是创业为主的，但不管你做什么事情，你总是要找到一个灵感所在的地方。我们的灵感从哪来的？什么叫拓扑？

拓扑是非常伟大的数学概念。他是一位伟大的数学家欧拉发现的，这个基本的概念用高中的数学语言就可以解释，所以我在这里解释一下。

数学家他总是在追求一种数学的完美，什么叫做完美？

希腊的哲学家柏拉图，他对所有的事情都有完美的追求。追求一种完美的政治体系，他就写了理想论。他对爱情也有非常的理想论，所以也就有了柏拉图爱情。他对数学也有理想的追求，就有了柏拉图的多面体。一共只有五种，你可以想来想去，想不出比他更多的可能性。

这种多面体有三个主要组成部分，每个多面体都有顶角，也有边和面。但是柏拉图的每个顶角和边和面都是一样的，这个是非常奇妙的，是非常简单的高中习题，证明只可能有五种这样完全对称的多面体。所以柏拉图觉得这种对称来自一种美感，他觉得这五种的多面体是最美丽的一种数学的形式。

但是美如果来自于对称就是有点脆弱。如果你要做这些多面体的话，这是一个数学的形式，但是你可以加工做出来，也可以用纸叠出来或者用木板拼出来，但是你总是不可能非常的完美。如果不太完美的时候，这个顶角的位置放错一点，这个边短一点，这种对称性就被破坏了。所以一旦到了实际不一定那么理想。

于是，在不理想的情况下，伟大的数学家欧拉找到了一个非常美妙的关系。就是对任何的多面体，顶角的数量和面的数目的和减掉边的数目始终等于二。这是非常美妙的关系，任何的多面体都是满足这个关系。

这种就是叫拓扑的概念，所以拓扑的概念是不容易被改变的，不管周围的情况怎么改变，他始终不会改变。

我们的发现在数学上来说，就好比是咖啡杯和甜甜圈，这两种不同的表面在数学家认为是完全等价的，他们虽然看起来不一样，但是当中都有一个孔。所以有孔和没有孔就是定义了他的拓扑性质。而拓扑不变量也使得我们在加工纳米芯片的时候找到了新的规律，因此也产生了拓扑绝缘体。

这个拓扑绝缘体被很多地方引用，成为一种新的概念。一般的科学家，写一篇论文有100个人读就非常高兴了，当然被引了1000次是非常的高兴。如果有一天你引进一个新的名词，告诉你有四千万个人在引用他，更是了不得。我们做到了。

有一天有人打电话说，在《生活大爆炸》中，谢耳朵在大谈特谈我们的拓扑的概念，他黑板上写的都是我们的公式。所以现在的娱乐媒体也使得我们科学家的成果可以马上跟大家分享。

而量子霍尔自旋定律也是这样，被大量引用。

我发现，我们在人类历史上首次做到了可以精密地进行材料发展的预测。人类历史从石器时代到青铜器时代，再到铁器时代每一次历史的革新都是从材料开始，也许我们也可以开创人类的新时代了。

创新来自于自由的思想和交流

最近我刚刚获得了一个富兰克林奖。这个奖爱因斯坦、居里夫人都曾经得过。而我之所以觉得这个奖很不错，是因为，我的偶像就是本杰明•富兰克林——上海语文课本中那个用风筝在雷雨中测试雷电的科学家。

他这个科学的发现非常浪漫——一个科学家在雷雨当中放风筝。但是他也是把科学的发现变成一个技术上面的发现，就是他发明了避雷针，真正的造福于人类。

我们一般来说对于科学家的理解就是这么回事，你可以做一个科学的发展并且转换成技术，并且可以真正的造福于人类，这已经是非常伟大的两部分。

但是富兰克林的伟大远远不是停止在这，他的厉害在于他不仅是科学家，还是外交家、政治家、商人。美国最重要的《独立宣言》就是他和杰弗逊一起起草的，而且最后一句话，就是我们认为人类平等是不言而喻的真理，这个不言而喻的概念就是利用了数学上面的公理的概念引进了法律。

他的人生我觉得非常的可敬，因为我们小学、中学总是讲你要早点选择你人生的途径，到底做科学家还是企业家。但是富兰克林说我不用选择，我全部都包了。

这对我的启示就是，科学真正的伟大在于科学的思维方式不仅可以用于科学，也可以用于政治、文化和历史等各个学科。而现在创新最大的障碍就是各个学科的分隔，禁锢了自由的创新思想。

现在大家都知道云计算，但是，我却是从和同事的聊天中，得知他的这个云计算思想的起源。

有一次非常偶然的机会，我们两个孩子在踢足球的时候，我们两个家长聊天，我的同事有一个非常好的想法，就是要造一个软件，使得物理的计算机可以切割无穷多的虚拟机，每个虚拟机都可以运转不同的超出系。他当时做这件事情，只是因为他是电脑系的教授，为了改作业比较方便，有的学生交的是Windows运行的作业，有的是MAC运行的作业，他想让一个计算机就搞定。

他这个技术后来就成为了云计算最关键的技术，因为云计算的概念就是能够把计算机的资源共享化，我们今天总是讲共享经济，其实云计算就是一个共享经济最典型的例子，就是本来一个物理机，你要谁的，我就一下把整个的物理机给你了。现在可以把这个物理的机制切割成无穷多的虚拟机，他可以动态的给你所有的资源。你需要一个小公司，我切割一个小资源给你，然后你慢慢的公司变大，我就再给你。

这个同事的创业企业在最高峰的时候达到480亿美元的市值，是非常了不起的。

在整个斯坦福的历史来讲，我们始终会碰到这种机会。现在谷歌的创始人创办公司时，他们当时的技术非常牛，当时他们就想用一百万美元卖给雅虎，但是雅虎都不理他们，于是我们一位教授写了十万美金的支票，现在他是全人类最富有的教授。

所以斯坦福就是始终会碰到这种机会，作为学校的老师，看的比较前沿，我们最了解我们的学生和科技。

所以今天我们在讲大众创业，万众创新，其实有很多的不同的意见。他们说这种创业的公司搞来搞去都是小公司，到底可不可以搞成改变整个国民经济。从斯坦福的例子来讲，是非常有趣的例子，就是如果斯坦福师生们创造出来所有的公司变成一个经济实体的话，他的GDP占全球的第四名——就是一个学校创造的GDP占整个全球的第四名，远远超过绝大部分的公司。