科学研究的基本方法和步骤（科学研究中的第一性原理）

科学研究的基本方法和步骤（科学研究中的第一性原理）https://v.qq.com/x/page/a0548dg8m02.html2017年，“第一性原理”火爆了中国的互联网圈、创投圈，火的原因是因为硅谷钢铁侠埃隆马斯克在采访中告诉大家，他成功的秘密是运用了第一性原理作为思考的框架：打破一切知识的藩篱，回归到事物本源去思考基础性的问题，在不参照经验或其它的情况下，从物质/世界的最本源出发思考事物/系统。第一性原理为什么火起来了？埃隆·马斯克（Elon Musk），是PayPal（已卖给eBay）、SpaceX、Tesla、SolarCity、Hyperloop公司的CEO。除了造电动汽车，还造火箭发射卫星，还提出了火星移民计划等。就在几天前，第八批星链（Starlink）卫星，一箭60星，发射成功！马斯克的星链，已有482颗卫星在地球轨道上运行了，而这只是他12000颗星链卫星计划的开始。要知道，掌握火箭发射及回收技术的只有三个国家，俄罗

什么是第一性原理（First Principle）？

断句很重要，请把前三个字一起读，如果因为分开读而导致你产生别的想法，说明你的关注点错啦...

第一性原理不是一个新概念，早在两千多年前，亚里士多德对于第一性原理是这样表述的：在每一系统的探索中，存在第一原理，是一个最基本的命题或假设，不能被省略或删除，也不能被违反。

第一性原理，是计算物理专业的概念，它是指从头计算（ab-initio），只需要基本的物理常量，不需要其他任何参数，就可以得到体系基态基本性质的原理。

第一性原理为什么火起来了？

埃隆·马斯克（Elon Musk），是PayPal（已卖给eBay）、SpaceX、Tesla、SolarCity、Hyperloop公司的CEO。除了造电动汽车，还造火箭发射卫星，还提出了火星移民计划等。

就在几天前，第八批星链（Starlink）卫星，一箭60星，发射成功！马斯克的星链，已有482颗卫星在地球轨道上运行了，而这只是他12000颗星链卫星计划的开始。要知道，掌握火箭发射及回收技术的只有三个国家，俄罗斯、美国和中国，现在多了一个——马斯克及其团队。

2017年，“第一性原理”火爆了中国的互联网圈、创投圈，火的原因是因为硅谷钢铁侠埃隆马斯克在采访中告诉大家，他成功的秘密是运用了第一性原理作为思考的框架：打破一切知识的藩篱，回归到事物本源去思考基础性的问题，在不参照经验或其它的情况下，从物质/世界的最本源出发思考事物/系统。

https://v.qq.com/x/page/a0548dg8m02.html

埃隆·马斯克曾经说过：“我相信有一种很好的思考架构，就是第一性原理，我们能够真正地去思考一些基础的真理，并且从中去论证，而不是类推。我们绝大多数时候都是类推地思考问题，也就是模仿别人做的事情并加以微幅更改。但当你想要做一些新的东西时，必须要运用第一性原理来思考。”

在制造电动车特斯拉的过程中，最大的成本来源于电池组件。研发团队发现电池组件成本要600美元／千瓦，但马斯克运用第一性原理思考，把电池分为各种金属元素以及其他成分，再对生产流程、产地、供应链每一部分进行优化，最终将电池组件成本降低到80美元／千瓦时。

开发火箭的时候，马斯克思考的第一步就是“组成火箭的材料有哪些”这一根本问题。答案是：航空用铝合金，还有钛、铜和碳素纤维。接下来的问题就是：这些材料的市场价格是多少？马斯克得到的答案是火箭的制作材料所花费的金额仅仅是火箭整体开发费用的2%。 这个比例如果和其他机械产品相比简直就是小菜一碟。从此以后他便开始将“大大降低火箭的总成本”作为开发的根本问题。

第一性原理在科学研究中的启示？

人类的两种思维方式——演绎法和归纳法。

第一性原理是一种演绎法思维，由一个或几个定律推演出来，或者它本身就是一个定律。其实这种思想有点像我国古人智慧“太极生两仪，两仪生四象，四象生八卦”、“道生一，一生二，二生三，三生万物”。

与之对应的是归纳法思维，由N个已知的数据推论出一个规律。人们思考问题的时候，习惯采用归纳法思维也称为比较思维，比如买的会去分析过往每期的中奖号码，试图找出规律；股民们分析股票周期、经济周期；房地产行业分析喜欢和美国、日本同时期的变化趋势相比，试图找出中国的房地产房价未来走向是跌还是继续涨。

类比思维在过去的时代也许可以用，一个时代跨度很长，发展缓慢的时候，变化并不大。但是在如今信息增长爆炸，每天都有创新，人类崇尚颠覆式思维的时候，找规律似乎已经难以适应时代变化了。

我们运用第一性原理，而不是比较思维去思考问题是非常重要的。我们在生活中、科研中总是倾向于比较，对别人已经做过或者正在做的事情我们也会去做，这样发展的结果只能产生细小的迭代发展。第一性原理的思想方式是用物理学的角度看待世界，也就是说一层层拨开事物表象，看到里面的本质，再从本质一层层往上走。

经典小故事（一）

在开始设计飞机时，很多工程师都觉得如果人类想要飞的话，就得像鸟一样扇动翅膀，结果全都失败了。但莱特兄弟想明白了一件事，从根本上讲，飞机压根不是鸟儿，应该寻找更底层的技术原理，最终，想清楚了飞行靠的是空气动力学（第一性原理），而不是仿生学（比较思维）。

经典小故事（二）

达尔文提出“物竞天择，适者生存”的进化论，进化论的第一性原理受“水滴石穿”（自然隐喻）、经济学《国富论》的“自由竞争理论”（跨学科知识）影响，经过演绎推理而出。

一个思想或学科体系，是以第一性原理为基础，演绎推理出来的。建立一个体系，要从第一性原理开始；而学习一个体系，更要从第一性原理开始，才能理论指导实践！在植物学研究领域，研究水稻的盯着研究拟南芥、烟草的，一旦后者有相关发现，立马开始搜索同源基因做研究；研究植物的盯着研究动物的，一旦后者有相关发现，立马开始做类似的研究；研究动物的盯着研究微生物的，一旦后者有相关发现，立马开始做类似的研究。我们从进入学校开始做研究的那一天，自觉不自觉使用的都是这种归纳类比的思维方法，所以难以产生0到1的创新，永远奔跑在细小迭代的道路上！

从今天开始，刻意训练自已使用first principle thinking吧！