第一性原理是什麼?為什麼這麼火?

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最近很多人都在提倡第一性原理(First principle),那到底第一性原理是什麼?
為什麼這麼多人想要找尋這個物理學才會提到的原理?

第一性原理爆紅原因

我們先從硅谷大佬馬斯克的名言說起:

「我會運用「第一性原理」思維而不是「類比」思維去思考問題。在日常生活中,人總是傾向於比較 — — 別人已經做過了或者正在做這件事情,我們也就去做。這樣的結果只能產生細小的叠代發展。「第一性原理」的思考方式是用物理學的角度看待世界的方法,也就是說一層層剝開事物的表象,看到裏面的本質,然後再從本質一層層往上走。」

— SpaceX、Tesla 電動汽車 及 PayPal 創辦人 Elon Musk

在 Elon Musk 開發 Tesla 特斯拉電動車案例中,很多專家覺得電動車是不可能流行起來,因為電池成本在歷史上一直也降不下來。600美元 / 千瓦是市場的公價,電池從一直也是那麼貴,它的改進和降價總是很慢,所以它未來短時間內也不大可能大幅度降低價格。

但 Elon Musk 卻不認同,在他公司新電池的開發階段中,他率先屏棄現時市場所有生產電池組的已有技術,把電池組的構成物質全部分解,還原成最基礎的材料:碳、鎳、鋁及其他用於分離的聚合物,這種還原使他了解到重新構成了製造電池的「基本事實」( Fact )是什麼 。

無可否認,上述的金屬成本如果在市場需求沒有大幅度改變下,是絕對降不下去的,可是他卻發現了當中剩下來的成本還包含了很大部份是屬於「人類協作過程」而生的成本,而他相信凡是人類協進的事情,就必定存在優化空間。

透過這些「基本事實」,Elon Musk 和團隊再把原材料每個部分再細緻分析及實驗,並把每項工作流程再優化重組,比如,在美國生產可能稅費比較高,那就不要在美國生產了;某種原有技術的模塊設計上出了問題,那就改變設計,最後他和團隊把各部份優化原件,加上全面改良的生產方法,整合成現時以能大幅度降低電池的生產成本為前提的電動汽車。

所以第一性原理是什麼?

根據維基百科的定義:

第一原理英語:First principle),哲學與邏輯名詞,是一個最基本的命題假設,不能被省略或刪除,也不能被違反。第一原理相當於是在數學中的公理。最早由亞里斯多德提出。

其實第一性原理不是什麼非常深奧的物理公式,而是一種作為最初事實的假設。我們舉個例子,如果我們要計算一個最簡單的數學,那1+1=2就是個最基本的第一性原理,也就是說後續所有的結果都必須根據這個事實來去做推演,這樣的事實是不被推翻的,所以後續的驗證只要合乎邏輯就必然正確。

這樣的第一性原理其實在物理學中並不常見,必須有著嚴格的定義才能稱為第一性原理,通常出現在非常非常「基本的事實」之上,像是牛頓力學公式就是一種First principle,我們根據牛頓力學公式能夠順利推導出星體運轉模型,而且精確度非常之高。

大部分的自然科學都會有所謂的第一性原理存在,像是熱力學或電磁學等,根據這樣的基本公式去推導後續的結論,但同時也有很多科學是依靠過往經驗歸納整理,並且不斷的實驗得證,例如人文科學與社會科學,這兩者間其實沒有所謂的好壞之分,只是思維上的差異而已。一般而言跟人有關的科學都很難存在第一性原理,我們只能透過不斷觀察歸納才能下一個結論,而通常這結論也會隨著社會發展而不斷被推翻。

第一性原理的思考方式

了解了第一性原理的意義之後,我們再回來看Elon Musk的這段話就比較能夠體會他的意思,其實他說的第一性原理並非嚴格的物理定義,而是一種思維方式,如果我們用的是類比的方法去找尋解答,這就會像占星術的人用過往統計數據去猜測星體接下來會出現在哪個位置,只能靠著歷史「經驗」判斷,這樣就會產生很多盲點。但透過牛頓力學我們卻可以精準的「算出」軌道運行,精確到幾點幾分會在哪個位置,這就是用第一性原理思考問題的好處。

透過這樣的思維方式我們可以用類似逆向工程的方式,去找到每件事情的「元認知」,很多時候這些事情都有所謂的共通點,放諸四海皆準,透過找出這些共通點或出發點,我們就能夠衍伸出跟其他人不同的結論,但由於我們是根據這個原理去推導的,只要邏輯沒錯基本上結論就會正確,所以就會容易產生顛覆式創新。

“第一性原理”的精神就是要拋開成見,拒絕套路,回到最基本的限制條件上去,重新認識和解決問題。其實“創業”的最高境界,就是要做前人沒做過的事,創造從來沒有過的東西。

延伸閱讀:馬斯克的第一性原理是如何實現在Space X上?

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