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第一性原理如何帮助我们解决问题

本文初次发表于公众号“质量管理与工具实战交流平台”。
 
我们先来看一个生活中的最普通的小例子:鱼上钩了,在甩杆时线却突然断了!

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鱼线断了,从本质上讲,原因无非是鱼线的强度不足以承担它所受到的力。

那么,强度与什么有关呢?鱼线选的太细、所用材料强度太低、质量太差(上面有残缺)、用旧磨损等。
所受的力与什么有关呢?它取决于鱼的质量和甩杆的速度,这是物理学中的动量定理(mΔv=FΔt)。

这样分析原因,是不是很全面、很深入呢?

这种从事物的最基本的原理和物理规律出发,而不是借助于已有的经验进行研究的方法,就叫做第一性原理。

第一性原理(First Principle)这个词来源于物理计算或化学计算,是从头算的意思。这里的基本规律是指观察到的,或者使用少量试验数据作为基础。后来第一性原理被广泛引用于科研和商业当中,就是当在现有的条件下无法突破时,就要回到事物的本质上去,从头做起,这样往往会产生更多的突破机会。

再看一个生活中的案例,请问下面的由电池驱动的挂钟为什么会走慢了呢?
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我相信很多人都会异口同声地回答:是因为电池的电量不足了嘛!

是的,可能是电池该换了,但是如果是仅此而已,就丢掉了一大半的可能的原因。电量不足是最常见的原因,这构成了人们的一种经验,形成了一种惯性思维,若只是基于经验,往往会导致不能全面地进行分析问题。

我们可以从驱动指针运转的“最底层”的第一性原理上出发,无非是:驱动力不足以克服指针运转的阻力,这是其最基本的物理规律。

那么这个阻力的来源是什么呢?驱动力不足的原因又是什么呢?从这个层面来展开,再沿着各自的路线对每一步展开分析就行了,如下图所示。
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马斯克是特斯拉电动汽车的创始人,同时他也在多个领域取得了开创性的成就,例如支付领域的Paypal、脑-机接口、超级高铁、私人火箭发射业务、星链技术、火星移民计划等等,像是在一人改变着整个世界。在一次TED演讲时主持人问他为什么在如此短的时期内取得那么多的成就时,他认为他运用了第一性原理。当然,他的成功是多方面因素的集成,超高的智商和逆商、勇于冒险的精神、宽容的社会环境等都是必不可少的。

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他当初在筹建自己的私人火箭发射公司SpaceX时,本打算直接购买俄罗斯的火箭,但是价格太高昂了!于是他就分析了火箭的基本构成和零部件来源,他发现了一个隐藏在背后的巨大机会,就是如果自己制造或购买零部件,则会节省大量成本,他就从美国NASA聘请了工程师帮他实现了。他还发现了一个问题,就是为什么火箭总是一次性利用?能不能一次发射任务完成后让它返回,下次再用呢?它不就是一种运载工具吗?于是他就开发了发射后可回收的火箭。

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这就是善于打破现有的思维定势、勇于挑战传统、从最底层的逻辑出发的第一性原理的最佳例证!

焊接是我的大学中的专业,但是焊接是一门极其复杂的学科,焊接工艺,取决于不同的焊接方法(有几十种)、数不胜数的不同性质的被焊材料、不同的结构和要求,以及它们之间的不同组合,其中任何一个因素不同,就必须有不同的工艺与之对应!但是,只需要掌握其中最底层的原理,就会以不变而应万变,它包括:

1、了解不同焊接方法的基本原理与基本参数
2、了解所焊材料的成分、组织与基本性能
3、具有基本的金属学、冶金学、材料力学知识,这些东西大学本科已足够。

有了这些基础,再正确运用科学的方法与问题解决方法论,当遇到新情况时,就能轻松应对,而无需担扰之前是否完全经历过!

在解决问题方面,第一性原理也是相当有帮助的,第一性原理可以与我们常用的5WHY或故障树方法相结合,用于它们的第一层原因,下面以一个焊接方面的案例来说明。请各位读者注意,焊接是我的专业,用本人最精通的领域来举例才能有最好的说服力。

焊接结构为什么会出现裂纹呢?
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它的第一性原理是:焊接接头不能抵抗所受的外力,或者说,焊接接头内部有问题+存在较高的外力,进一步分析如下图,在第一层之后的分析中,也处处体现着第一性原理的精神!由于篇幅所限,未能展开到最后,在此只想借此例证明第一性原理在分析原因时的作用。

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我们从小到大所学的知识中,绝大多数都是前人的经验的总结和推论,而不同的人所总结的知识都是基于他们各自的具体目的、当时所处的环境条件的,都不能全面反映事物的本质的!

站在前人的肩膀上固然可以更快地进步,但是我们也需要保持一颗探求事物本质的“第一性原理”的精神,这样才能有自己真正的发现和创造!
 

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