第一性原理:世界首富马斯克的思维秘诀,帮你一眼看穿问题本质【读书笔记0019】2022-12-05

读什利·万斯的《硅谷钢铁侠:埃隆·马斯克的冒险人生》这本书,以一个全面客观的视角解读了一位被冠以疯子、骗子、偏执狂、梦想家、人道主义者、完美主义者、实业家等诸多褒贬不一名号的天才马斯克,他跌宕起伏的冒险人生可以给大众很多深刻的启发。

《硅谷钢铁侠:埃隆·马斯克的冒险人生》这本书的作者阿什利·万斯是美国商业专栏作家、资深科技记者,是全球最著名的科技作者之一。现任职于《彭博商业周刊》,为该杂志撰写了数十篇封面及特别报道,内容涵盖网络、DNA序列和太空探索。

《硅谷钢铁侠:埃隆·马斯克的冒险人生》一书的写作过程并不是一帆风顺的,主人公马斯克一开始并不愿意接受作者的访问。在作者坚持不懈地用了18个月的时间采访了200个左右认识马斯克并且接触过他的员工和朋友之后,马斯克这才同意作者进入他的生活。在这本书中,作者以全面的视角为读者展现了一个新时代美国硅谷商业巨头的成长。


好了,下面正式进入这篇文章的整体,什么是第一性原理,这个原来给马斯克带来哪些改变,且如何让我们透过现象看透事物的本质。

我们先看下「第一性原理」的解释。第一性原理是计算物理或计算化学专业名词,基本释义如下,

根据原子核和电子相互作用原理及其基本运动规律,运用量子力学原理,从具体要求出发,经过一些近似处理后直接求解薛定谔方程的算法,习惯上称为第一性原理。

狭义上,第一性原理计算方法即从头算。它的基本思想是将多个原子构成的体系看成是由多个电子和原子核组成的系统,并根据量子力学的基本原理对问题进行最大限度的“非经验性”处理。它只需要几个基本常数就可以计算出体系的能量和电子结构等物理性质。第一性原理计算可以确定已知材料的结构和基础性质,并实现原子级别的精准控制,是现阶段解决实验理论问题和预测新材料结构性能的有力工具。不过,第一性原理计算效率低下,常需引入一些经验参数,来提升计算速度和扩大计算规模,但会不可避免地牺牲一定的计算精度。

第一性原理计算不需要开展真实的实验,极大地节省了实验成本,现已被广泛应用在化学、物理、生命科学和材料学等领域。

基本介绍

第一性原理,英文名:First Principle,是一个计算物理或计算化学领域的专业名词,广义第一性原理计算泛指所有基于量子力学原理的计算。

物质由分子和原子组成,原子由原子核和电子组成。量子力学计算根据原子核和电子的相互作用来计算分子结构和分子能量(或离子),然后得出物质的各种性质。

狭义的第一性原理计算被称作从头算(ab initio),指不使用经验参数,只用电子质量,光速,质子中子质量等少数实验数据去做量子计算。从头算的计算效率低下,所以常需要引入一些经验参数,来提高计算速度和计算规模,但会不可避免地牺牲计算精度。

第一性原理

“第一性原理”的称谓来源于“第一推动力”这一宗教词汇。第一推动力是牛顿创立的,因为牛顿第一定律说明了物质在不受外力的作用下保持静止或匀速直线运动。如果宇宙诞生之初万事万物应该是静止的,后来却都在运动,是怎么动起来的呢?牛顿相信这是由于上帝推了一把。也就是说,许多说不清的东西,都归结为宇宙“第一推动力”。我们不清楚“第一推动力”,只是因为科学知识不完善。

为什么称量子力学计算为第一性原理计算呢?大概是因为这种计算能够从根本上计算出来分子结构和物质的性质,更能反映宇宙的本质,故而得名。

广义的第一原理包括以Hartree-Fork自洽场计算为基础的ab initio从头算,和密度泛函理论(DFT)计算。也有人主张,ab initio专指从头算,而第一性原理和所谓量子化学计算特指密度泛函理论计算。

补充解释

第一性原理就是从头计算,不需要任何参数,只需要一些基本的物理常量,就可以得到体系基态的基本性质的原理。

其他领域的应用

总结起来,第一性原理计算,就是从最基础的条件和规则出发,不靠横向比较和经验结论而进行的计算。第一性原理思维,简单来说,可以归纳为“追本溯源,理性推演”。

值得一提的是,目前家居行业涌现的“工厂直销”的商业模式,其实也是第一性原理的应用。

马斯克是如何利用第一性原理的呢?

2002年,美国太空探索技术公司SpaceX创始人埃隆·马斯克突发奇想,想将首枚火箭发送至火星。可是,他发现仅购买运载火箭的成本就高达6500万美元。于是,他采用第一性原理思维,将起初情况分解为最基础的问题,对比自造和采购的优劣势后,决定购买便宜的原材料自造火箭。于是,马斯克很快创立了SpaceX,并在几年时间内,把发射火箭的成本削减至原本的十分之一,大大地弥补了自造带来的那部分成本提升,让SpaceX成为了世界史上第一家成功发射火箭的私人公司。

著名汽车企业特斯拉(Tesla)早期开发电动车时,被电池的高成本所困扰。于是,创始人马斯克从第一性原理的角度进行思考,分析电池组的材料组成,发现购买成本和自组产品之间存在巨大价格成本落差。因此,特斯拉在2013年建立了电池厂,投产之后电池的价格下降了30%,每年可以支持150万辆电动车对电池的需求。


上面是对第一性原理的官方解释,较为正式且那里理解。下面就这个原理,对我们自己的生活与工作带来的一些思考的展开。

(1)利用第一性原理,可以深入分析问题,帮你认清问题本质,然后以创造性的角度解决问题。

(2)第一性原理的思维模式,善于从源头分析问题,并做出让人出乎意料的创新。学会这种思维,我们也可以在生活当中受益。

(3)第一性原理就是这样,一层一层分析下去,直到找到问题的基础要素,然后再从基础要素反推,找到合适的解决方法。


遇到问题,不要急于行动,而是多去思考问题的本质。爱因斯坦曾经说过,“如果我有一个小时来解决问题,我会花55分钟来思考问题,5分钟思考解决方案。”

很多人遇到问题之后,在还没有弄清问题全貌之前,就草率地做出决定,这只会让事情变得更糟糕。

学会用第一性原理思维,先找到问题的本质,再制定解决方案,才能从根本上解决问题。

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