第一性原理:世界首富馬斯克的思維秘訣,幫你一眼看穿問題本質(zhì)【讀書筆記0019】2022-12-05

讀什利·萬斯的《硅谷鋼鐵俠:埃隆·馬斯克的冒險(xiǎn)人生》這本書,以一個(gè)全面客觀的視角解讀了一位被冠以瘋子、騙子、偏執(zhí)狂、夢想家、人道主義者、完美主義者、實(shí)業(yè)家等諸多褒貶不一名號的天才馬斯克,他跌宕起伏的冒險(xiǎn)人生可以給大眾很多深刻的啟發(fā)。

《硅谷鋼鐵俠:埃隆·馬斯克的冒險(xiǎn)人生》這本書的作者阿什利·萬斯是美國商業(yè)專欄作家、資深科技記者,是全球最著名的科技作者之一?,F(xiàn)任職于《彭博商業(yè)周刊》,為該雜志撰寫了數(shù)十篇封面及特別報(bào)道,內(nèi)容涵蓋網(wǎng)絡(luò)、DNA序列和太空探索。

《硅谷鋼鐵俠:埃隆·馬斯克的冒險(xiǎn)人生》一書的寫作過程并不是一帆風(fēng)順的,主人公馬斯克一開始并不愿意接受作者的訪問。在作者堅(jiān)持不懈地用了18個(gè)月的時(shí)間采訪了200個(gè)左右認(rèn)識馬斯克并且接觸過他的員工和朋友之后,馬斯克這才同意作者進(jìn)入他的生活。在這本書中,作者以全面的視角為讀者展現(xiàn)了一個(gè)新時(shí)代美國硅谷商業(yè)巨頭的成長。


好了,下面正式進(jìn)入這篇文章的整體,什么是第一性原理,這個(gè)原來給馬斯克帶來哪些改變,且如何讓我們透過現(xiàn)象看透事物的本質(zhì)。

我們先看下「第一性原理」的解釋。第一性原理是計(jì)算物理或計(jì)算化學(xué)專業(yè)名詞,基本釋義如下,

根據(jù)原子核和電子相互作用原理及其基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律,運(yùn)用量子力學(xué)原理,從具體要求出發(fā),經(jīng)過一些近似處理后直接求解薛定諤方程的算法,習(xí)慣上稱為第一性原理。

狹義上,第一性原理計(jì)算方法即從頭算。它的基本思想是將多個(gè)原子構(gòu)成的體系看成是由多個(gè)電子和原子核組成的系統(tǒng),并根據(jù)量子力學(xué)的基本原理對問題進(jìn)行最大限度的“非經(jīng)驗(yàn)性”處理。它只需要幾個(gè)基本常數(shù)就可以計(jì)算出體系的能量和電子結(jié)構(gòu)等物理性質(zhì)。第一性原理計(jì)算可以確定已知材料的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)性質(zhì),并實(shí)現(xiàn)原子級別的精準(zhǔn)控制,是現(xiàn)階段解決實(shí)驗(yàn)理論問題和預(yù)測新材料結(jié)構(gòu)性能的有力工具。不過,第一性原理計(jì)算效率低下,常需引入一些經(jīng)驗(yàn)參數(shù),來提升計(jì)算速度和擴(kuò)大計(jì)算規(guī)模,但會不可避免地犧牲一定的計(jì)算精度。

第一性原理計(jì)算不需要開展真實(shí)的實(shí)驗(yàn),極大地節(jié)省了實(shí)驗(yàn)成本,現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用在化學(xué)、物理、生命科學(xué)和材料學(xué)等領(lǐng)域。

基本介紹

第一性原理,英文名:First Principle,是一個(gè)計(jì)算物理或計(jì)算化學(xué)領(lǐng)域的專業(yè)名詞,廣義第一性原理計(jì)算泛指所有基于量子力學(xué)原理的計(jì)算。

物質(zhì)由分子和原子組成,原子由原子核和電子組成。量子力學(xué)計(jì)算根據(jù)原子核和電子的相互作用來計(jì)算分子結(jié)構(gòu)和分子能量(或離子),然后得出物質(zhì)的各種性質(zhì)。

狹義的第一性原理計(jì)算被稱作從頭算(ab initio),指不使用經(jīng)驗(yàn)參數(shù),只用電子質(zhì)量,光速,質(zhì)子中子質(zhì)量等少數(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)去做量子計(jì)算。從頭算的計(jì)算效率低下,所以常需要引入一些經(jīng)驗(yàn)參數(shù),來提高計(jì)算速度和計(jì)算規(guī)模,但會不可避免地犧牲計(jì)算精度。

第一性原理

“第一性原理”的稱謂來源于“第一推動(dòng)力”這一宗教詞匯。第一推動(dòng)力是牛頓創(chuàng)立的,因?yàn)?a target="_blank">牛頓第一定律說明了物質(zhì)在不受外力的作用下保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)。如果宇宙誕生之初萬事萬物應(yīng)該是靜止的,后來卻都在運(yùn)動(dòng),是怎么動(dòng)起來的呢?牛頓相信這是由于上帝推了一把。也就是說,許多說不清的東西,都?xì)w結(jié)為宇宙“第一推動(dòng)力”。我們不清楚“第一推動(dòng)力”,只是因?yàn)榭茖W(xué)知識不完善。

為什么稱量子力學(xué)計(jì)算為第一性原理計(jì)算呢?大概是因?yàn)檫@種計(jì)算能夠從根本上計(jì)算出來分子結(jié)構(gòu)和物質(zhì)的性質(zhì),更能反映宇宙的本質(zhì),故而得名。

廣義的第一原理包括以Hartree-Fork自洽場計(jì)算為基礎(chǔ)的ab initio從頭算,和密度泛函理論(DFT)計(jì)算。也有人主張,ab initio專指從頭算,而第一性原理和所謂量子化學(xué)計(jì)算特指密度泛函理論計(jì)算。

補(bǔ)充解釋

第一性原理就是從頭計(jì)算,不需要任何參數(shù),只需要一些基本的物理常量,就可以得到體系基態(tài)的基本性質(zhì)的原理。

其他領(lǐng)域的應(yīng)用

總結(jié)起來,第一性原理計(jì)算,就是從最基礎(chǔ)的條件和規(guī)則出發(fā),不靠橫向比較和經(jīng)驗(yàn)結(jié)論而進(jìn)行的計(jì)算。第一性原理思維,簡單來說,可以歸納為“追本溯源,理性推演”。

值得一提的是,目前家居行業(yè)涌現(xiàn)的“工廠直銷”的商業(yè)模式,其實(shí)也是第一性原理的應(yīng)用。

馬斯克是如何利用第一性原理的呢?

2002年,美國太空探索技術(shù)公司SpaceX創(chuàng)始人埃隆·馬斯克突發(fā)奇想,想將首枚火箭發(fā)送至火星??墒?,他發(fā)現(xiàn)僅購買運(yùn)載火箭的成本就高達(dá)6500萬美元。于是,他采用第一性原理思維,將起初情況分解為最基礎(chǔ)的問題,對比自造和采購的優(yōu)劣勢后,決定購買便宜的原材料自造火箭。于是,馬斯克很快創(chuàng)立了SpaceX,并在幾年時(shí)間內(nèi),把發(fā)射火箭的成本削減至原本的十分之一,大大地彌補(bǔ)了自造帶來的那部分成本提升,讓SpaceX成為了世界史上第一家成功發(fā)射火箭的私人公司。

著名汽車企業(yè)特斯拉(Tesla)早期開發(fā)電動(dòng)車時(shí),被電池的高成本所困擾。于是,創(chuàng)始人馬斯克從第一性原理的角度進(jìn)行思考,分析電池組的材料組成,發(fā)現(xiàn)購買成本和自組產(chǎn)品之間存在巨大價(jià)格成本落差。因此,特斯拉在2013年建立了電池廠,投產(chǎn)之后電池的價(jià)格下降了30%,每年可以支持150萬輛電動(dòng)車對電池的需求。


上面是對第一性原理的官方解釋,較為正式且那里理解。下面就這個(gè)原理,對我們自己的生活與工作帶來的一些思考的展開。

(1)利用第一性原理,可以深入分析問題,幫你認(rèn)清問題本質(zhì),然后以創(chuàng)造性的角度解決問題。

(2)第一性原理的思維模式,善于從源頭分析問題,并做出讓人出乎意料的創(chuàng)新。學(xué)會這種思維,我們也可以在生活當(dāng)中受益。

(3)第一性原理就是這樣,一層一層分析下去,直到找到問題的基礎(chǔ)要素,然后再從基礎(chǔ)要素反推,找到合適的解決方法。


遇到問題,不要急于行動(dòng),而是多去思考問題的本質(zhì)。愛因斯坦曾經(jīng)說過,“如果我有一個(gè)小時(shí)來解決問題,我會花55分鐘來思考問題,5分鐘思考解決方案?!?/p>

很多人遇到問題之后,在還沒有弄清問題全貌之前,就草率地做出決定,這只會讓事情變得更糟糕。

學(xué)會用第一性原理思維,先找到問題的本質(zhì),再制定解決方案,才能從根本上解決問題。

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