
开讲啦!
物理学家张首晟说,千年思想,最最精华的都是大道至简,即不被问题的表象所局限,直击问题本质的思维方式,这是一个非常厉害的思维方式,我们也可以用“ 第一性原理 ”来诠释这个思维定理。 “第一性原理”最早由古希腊哲学家亚里士多德提出,他说:在每个系统探索中都存在第一性原理。第一性原理是基本的命题和假设,不能被省略和删除,也不能被违反。就是任何事物背后必有道理这样一种思维方式,绝对不是你看得到的那个任何事情,而是事情背后的道理,要想一切办法把它寻找出来,为解决现实的问题提供核心的策略。
在科学界和商界第一性原理有广泛的应用。 “ 第一性原理 ” 英文First Principle,是一个计算物理或计算化学专业名词,广义的第一性原理计算指的是一切基于 量子力学 原理的计算。 它冲破了思维的层层迷雾,抽丝剥茧,千方百计弄清事物的本质,抓住事物 本质的或变化的矛盾的主要方面,为优化创新解决问题提供了方法和途径,是解决问题的利器。在材料科学领域中,第一性原理是指根据原子核和电子相互作用的原理及其基本运动规律,运用量子力学,从具体要求出发,经过一系列近似处理后直接求解Schrodinger波动方程得到电子结构,从而精确地获得体系的物理和化学性质,预测微观体系的状态和性质。
第一性原理计算方法即“从头算”被广泛应用在化学、物理、生命科学和材料学等领域。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5个基本常数(m0,e,h,c,kB)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。并且,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,现已被广泛应用于锂离子电池电极材料的嵌脱锂机理探索、扩散能垒计算、结构稳定性、嵌锂容量机理研究等方面,为锂离子电池电极材料的制备和改性提供了有效的理论指导。
在商界,“ 第一性原理 ”真正火起来,是马斯克2017年,在一次视频采访中提到的,他阐述了自己要做的是创新,创造,而不是改进,优化。如果想要创新创造,那就需要回归事物的本质,利用物理原则,进行物理推理,去思考该怎么做!如果想要改进优化,那就只需要对已有的东西进行选择,进行类比推理,选一个更好的就行!当马斯克想制造他的第一枚火箭或第一辆电动汽车时,他努力在材料的基础上分解成本,分析组成整体的每个关键部分,并优化它们。他找到了一种方法,使火箭和电动汽车的整个设计过程比当时任何人都要高效得多。马斯克打造的东西将成为多个行业的新标准,然而,他并没有就此止步。
为了不断创新,你必须拒绝现状,不断想出更好的方法来做事情。印刷机之父古腾堡。在他的脑海中描绘了印刷机的运作方式,并且他已经了解将他的愿景变为现实需要哪些组件。然后,他以新的方式结合了当时已有的现有产品,例如活字。他利用现有技术并以不同方式应用,创造出革命性的产品。一个永远改变了人类文明进程的人。无论哪种情况,都需要对最终产品的整体功能有一个基本的理解,沉迷于改进这一过程,而不是遵循当时公认的“规范”。
学习和工作亦没有捷径可走。理解并且掌握第一性原理,知其然,知其所以然,才能达到事半功倍的效果。当我们学习某个知识领域,遇到难题不能理解,这时候怎么办?从知识的源头开始探索。这是一个笨办法,也是一个极具困难的挑战,更是直击学习本质的思维方式和方法。首先去了解这一知识领域的本源,建立知识系统,在逐步去学习和实践,掌握的知识就比较牢靠,为下一步解决问题提供坚实的知识基础。很多知识工作者擅长用“第一性原理”建立高效的知识体系和框架,然后清晰专注地去攀登自己所在领域的高峰并取得了非凡的成就。