Essay#4 第一原理是什么？

从掰开揉碎到跳脱经验的束缚

Jul 20, 2020

最近新加入了不少小伙伴，我想有必要为后来的小伙伴加上一些说明。透明盒子计划是一个聚焦于分享读书笔记和阅读思考的公开书写计划，受启发于 Niklas Luhmann 的 Zettelkästen 笔记盒子。内容侧重于那些不易过时、常青的心智模型/知识/想法/智慧和认知偏误，因此可以帮助我们用复利的方式更好地成长。目前我们在 Twitter 上分享较为零散的笔记，而在电邮通讯里分享较系统化和完整的思考。

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今天我们要掰开揉碎的心智模型是“第一原理”。

第一原理起源于哲学概念，由亚里士多德提出。

在论文《形而上学》中，亚里士多德不光创造和讨论了所谓“在物理之后”（meta + physics）的“形而上学”（metaphysics），还提出了“第一原理”这一对后世产生深远影响的思维方式。第一原理在他的定义里是那些无法再分、无法证明且不证自明的命题。也就是今天我们在数学、物理里所说的公理。

“第一原理”本身并不是什么原理，它只是个简称。准确地说，应该叫做“从第一原理推理”（reasoning by first principle），是分析问题，找出其不可继续拆分的根本原因，即第一原理，再从第一原理反推出解决方案的思考方式。

对学数学、物理或哲学的同学来说，第一原理也许并不陌生。践行第一原理的名人不少，从费曼到芒格，都在他们的言论和传记里有所提及。Elon Musk 也是第一原理的践行者，他变得家喻户晓之后，聊起第一原理的人也变多了。

要讨论“从第一原理推理”，我们自然也应该了解与它形成对比的另一种思考方式——“从类比推理”（reasoning by analogy）。在这种思维模式下，我们做得更多的与其说是思考，不如说是参照、对比和模仿。

亚里士多德认为模仿是天性，从小就开始显露。在学步、学拿笔的时候，这种模仿极大地帮助到我们。事实上模仿是一种启发式（heuristic）学习方法，在我们幼年面对这个新世界时，这种捷径让我们能快速习惯新的生活，却不需要理解所有事物的原理。

在成长过程中我们时常使用这种思考和学习方式，便产生了惯性。于是在一些复杂的问题上，我们也倾向于使用“从类比推理”，然而这并不明智。我们模仿或做类比时必定是参照历史中已经发生过的事件（这里说的历史是广义的，仅仅是说时间上的先后关系，并不一定特指古代、先人），然而复杂的问题通常都很难通过复刻历史去保证预期结果。

比如防范灾难，我们总是做好对付历史记录里最坏情况的准备，可我们还是无法避免灾难。灾难之所以为灾难，它们必定是超过我们的预期、再创历史的。这意味仅仅以历史数据为参照来防范灾祸是意义不大的。真正切实有效的防范计划应该是不依赖历史、面向未来的、防过时的。但很显然，用依赖历史的思考方式是很难想出这种方案的。

我们成长过程中还有另一种学习方法，是在我们具备了一定的逻辑思维能力之后才出现的。就是无限循环的“为什么？”。就像我们上一篇通讯里说到的“然后呢？”一样，让无数家长头疼。这种连续的“为什么”是因为我们意识到了因果链的可能性，即一组因果关系的果是另一组因果关系的因。而这些“为什么”正是我们尝试找到根本原因的一种方法。不过可惜，在失去耐心的家长、老师和上司的打压下，我们逐渐忘记了这项技能 🤷‍♂️

问明白了这些根本原因，我们大概率能在很多相关的事情上举一反三。因为基于第一原理的推理可以帮助我们先于经验获得知识，哲学里称之为先验。而根据经验产生的知识是后验的。依赖经验便是依赖历史，先验则着眼于纯粹的公理和推理，超脱于历史。摆脱经验的束缚不仅有帮助预防灾难这样的实际作用，它也曾在人类心智发展过程中有过宏大意义。

苏联心理学家亚历山大·罗曼诺维奇·鲁利亚（Alexander Romanovich Luria）曾在20世纪30年代深入中亚乌兹别克斯坦和吉尔吉斯斯坦的偏远地区，对不识字的居民做实地考察。鲁利亚发现，不识字的人（即受口语文化影响）和哪怕只认识一点字的人（即受书面文化影响）的思维方式有极大的不同。口语文化居民不会用抽象属性对事物分门别类，也无法理解和使用逻辑三段论。

当他们被问：

在极北之地有雪，那儿的熊都是白色的。
新地岛位于极北之地，那儿常年积雪。
请问，那儿的熊是什么颜色的？

他们常常回答：“我不知道。我见过黑熊，没见过别的……每个地方都有自己的动物。”

受书面文化影响的人反应则很不一样，他们会说“按你的说法，那儿的熊应该都是白色的”。“按你的说法”看起来微不足道，但在科学史学家 James Gleick 看来，它反映出了一种更高阶的思维方式——它摆脱了经验的束缚，是我们放飞思维的第一步。

读到这儿的都是真爱🙃，现在我们来看看除了能帮我们举一反三地理解世界，第一原理还能在哪些方面实际地帮助到我们吧。

我们先简单概括一下两种相对应的思考方式：

从第一原理推理，先验，超脱历史（A）
从类比推理，后验，依赖历史（B）

后面的一些例子我将用A型、B型来标记以减少赘述。另外我觉得有必要说明的一点是，A型、B型并没有优劣之分，在不同的情况下不同的思考方式更适合。就像我们小时候一样，也是两种方式都用过的。

修正假设、打破传统和权威

我们生活中充满了理论和实践，很多初看之下似乎没有问题。但如果我们开始把它们掰开揉碎分解出第一原理，我们会发现有些理论和实践是基于不实假设的。

在我们发现细菌后的一段时间里，我们相信细菌是无法在胃里存活的，因为我们认为酸性消化液会破坏细菌。事实上上世纪60到70年代的医生和科学家都没有怀疑过这一点，那时候我们对胃溃疡的治疗方案也是治标不治本。直到病理学家 Robin Warren 在病人胃液取样里发现了细菌，才意识到胃里无菌这个假设是不成立的（B型）。在同事肠胃学家 Barry J. Marshall 的帮助下，他们打破了这个错误假设，我们才知道原来大部分胃溃疡是幽门螺旋菌导致的。他俩因此在2005年获得了诺贝尔生理学医学奖。

如果我们当初做第一原理分析，逐个审视，我们应该很快会怀疑到“胃中无菌”这个假设头上。按公理的定义，“胃中无菌”并不是“无法证明且不证自明”的，那时我们已经发现细菌了，要证伪这个命题很简单。

创意的另一个源泉

谈到创意，我们往往想到“灵感”这个词，灵感要么是迸发出来的，要么是从别的事物或领域借鉴来的（B型）。其实我们还可以用第一原理逆推来找到不一般的答案。

从上世纪70年代开始，食品行业的科学家们就开始问，肉的第一原理是什么？换句话说，是什么使肉像肉。对于消费者来说，是肉的味道、口感、营养更重要，还是这片肉实际上来自某头牛更重要呢？显然是前者。从这些第一原理出发，我们便探索出了人造肉的方案。它富含植物蛋白和各种微量元素，它也有烹调时糖和氨基酸在加热过程中产生的梅拉德反应（Maillard reaction），做成汉堡排，口感方面也是难辨真伪的。此外，这个创新成功地降低了我们对畜牧业的需求，保护了环境，同时也减少了我们对肉类的摄入，降低了大肠癌的风险。

跳脱渐进式改进

渐进式改进本身没什么问题，但是当渐进式改进与局部最优扯上关系就不太好了。优化问题本身是一个很大的课题，我将尝试用一个小例子以窥一斑。

以c点为起始点，假设我们没有全视之眼纵观全局，想要找出最低点，我们只能前后摸索。往左边走越走越高，于是我们选择往右走，到了a点以后我们发现继续往右也是越来越高，最后我们很可能停在了a点，陷入了局部最优的局面。不难看出即便b点不是全局最优，我们也还是错过了显然比a点更低的b点。

渐进式改进是基于前人的成果，其实是一种变相的B型思考方式。Zoom 的 CEO 袁征在一个采访里谈到他曾任职的 WebEx 视讯服务公司，因为在市场上太久，他们使用的技术架构已经太老旧，以至于很难革新。事实上他说很多其它竞争对手也面临着一样的状况。他看到了这个机会，便组建公司从零打造了一个新的视讯产品。

从马车到汽车也同样展现了这种跳脱渐进式改进。马消化干草产生动能驱动车辆，而蒸汽机和燃油机将化石燃料燃烧产生的热能转化为动能。如果我们没有意识到这一第一原理的话，我们也许到今天也只能搭乘有马粪回收器、无臭、带主动悬挂系统的马车。当然其实我们可能很早就已经意识到车辆的第一原理是将某种形式的能源化为动能，所以蒸汽机和燃油机也只是某个时代的局部最优解。