Musk wird zum reichsten Mann der Welt. Sind die „ersten Prinzipien“ das Geheimnis?

Musk ist der reichste Mann der Welt. Ihm gehören viele berühmte Unternehmen, darunter Tesla, SpaceX und Twitter. Sein Erfolg hängt eng mit seiner guten Anwendung der „Grundprinzipien“ zusammen. Davon beeinflusst sehen wir oft viele Leute, die behaupten, dass sie auch die Grundprinzipien anwenden. Tatsächlich kommt es häufig zu Missbrauch der Grundprinzipien.

Was ist das erste Prinzip?

Die ersten Prinzipien stammen aus der Physik. Dabei werden die grundlegendsten physikalischen Gleichungen eines Systems verwendet, um alle Phänomene zu berechnen, die in diesem System auftreten können. Daher wird diese Methode auch als „ab initio“ bezeichnet. Im Gegensatz dazu untersucht es nicht die grundlegendsten physikalischen Gesetze eines Systems, sondern fasst einige Gesetze auf Phänomenebene zusammen, um einige spezielle und schnelle Berechnungen durchzuführen, was auf Latein ad hoc heißt.

Erste Prinzipien werden in der Physik und verwandten Bereichen häufig verwendet. Bei relativ einfachen Systemen werden üblicherweise erste Prinzipien verwendet, um Berechnungen durchzuführen und präzise Ergebnisse zu erzielen. Wenn man zum Beispiel die Struktur von Atomen oder kleinen Molekülen berechnet, ist die Quantenmechanik die zugrundeliegende Physik, die für direkte Berechnungen verwendet werden kann. Bei relativ großen Molekülen wird die Anwendung der Quantenmechanik als Grundprinzip zu einer mühsamen Aufgabe. Dieses Gebiet wird Quantenchemie genannt, weil die Verbindung und der Zerfall von Molekülen chemische Reaktionen sind, die im Wesentlichen kinetische Prozesse sind, die von der Quantenmechanik bestimmt werden. Berechnungen auf der Grundlage grundlegender Prinzipien in der Quantenchemie erfordern die Leistungsfähigkeit von Computern und spezieller Software. Aufgrund der Weiterentwicklung von Computersoftware und -hardware wurden die Grundprinzipien von der Quantenchemie auf Materialstrukturberechnungen und sogar Berechnungen biologischer Makromoleküle ausgeweitet.

Der Schwierigkeitsgrad von Berechnungen auf der Grundlage erster Prinzipien wird mit zunehmender Komplexität des Systems erheblich zunehmen, und im Prozess müssen viele Näherungsmodelle implementiert werden, wie etwa DFT, Dichtefunktionaltheorie und Monte-Carlo-Molekülsimulation usw. Bei immer komplexeren Systemen wird es für Berechnungen auf der Grundlage erster Prinzipien zunehmend schwieriger, präzise quantitative Ergebnisse zu liefern, aber sie können zumindest qualitative Ergebnisse liefern, d. h. die wichtigsten Widersprüche erfassen.

Wie Musk Grundprinzipien anwendet

Musk ließ sich bei seinem Unternehmertum vom Grundprinzipdenken leiten. Als Physikstudent erweiterte er die Grundprinzipien. Alles auf der Welt muss den Gesetzen der Physik entsprechen, daher stellen die Gesetze der Physik in Bezug auf die Technologie im Wesentlichen unüberwindbare rote Linien dar. Wenn eine Technologie die Gesetze der Physik in Frage stellt, wie etwa ein Perpetuum mobile die Energieerhaltung in Frage stellt, ist sie nicht zu verwirklichen. Wenn eine Technologie jedoch vollständig den bekannten Gesetzen der Physik folgt, muss sie machbar sein. Sowohl wiederverwendbare Raketen als auch Elektrofahrzeuge mit großer Reichweite sind physikalisch machbar.

Aber Musk verwendet nicht nur die Physik als Grundprinzip. Auch in der Wirtschaft versteht er es, die Grundprinzipien der menschlichen Gesellschaft als erste Prinzipien anzuwenden, also die Ökonomie. Viele technologische Innovationen ignorieren jedoch tatsächlich dieses Grundprinzip der Ökonomie. Ökonomische Grundsätze erfordern, dass eine neue Technologie die Produktivität durch Kostensenkung und Effizienzsteigerung steigern muss, bevor sie flächendeckend eingesetzt werden kann. Kostensenkung und Effizienzsteigerung sind zwei voneinander unabhängige Dimensionen. Die neuen Technologien, die der Markt akzeptieren kann, lassen sich in die folgenden drei Kategorien einteilen: (1) Beibehaltung der Effizienz oder Einbußen bei der Effizienz bei deutlicher Kostensenkung; (2) Beibehaltung der Kosten oder geringfügige Kostenerhöhungen bei gleichzeitiger deutlicher Verbesserung der Effizienz; (3) Deutliche Kostensenkung bei gleichzeitiger Verbesserung der Effizienz. Diese Art der „Auserwählten“-Technologie ist sehr selten.

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Tritt die vierte Situation ein, also eine deutliche Verbesserung der Effizienz bei gleichzeitiger deutlicher Kostensteigerung, wird die Marktförderung sehr schwierig sein und selbst wenn die Politik auf nationaler Ebene noch so gut ist, wird es nicht möglich sein, eine Industrialisierung herbeizuführen. Viele neue Technologien verbessern die Effizienz, ohne die Kosten zu berücksichtigen, was dazu führt, dass sie das Labor nicht verlassen können oder nur den Wohlhabenden als Luxusgüter dienen. Daher besagt das oberste Prinzip der Kostensenkung und Effizienzsteigerung, dass die Wissenschafts- und Technologiebranche den arbeitenden Menschen dienen muss.

Musk nutzte eine Technologie zur Raketenbergung, um die Kosten für Satellitenstarts um ein Vielfaches zu senken, und erhielt von der NASA einen Auftrag zu einem Zehntel des von Boeing und Lockheed Martin angebotenen Preises. Auch die Elektrofahrzeuge von Tesla nutzen elektrische Energie, um im Vergleich zu fossiler Energie Kosten zu senken und die Effizienz zu steigern. Obwohl in der Anfangsphase große Investitionen getätigt werden, bringt dies auf lange Sicht Vorteile in vielerlei Hinsicht, beispielsweise hinsichtlich Energieeinsparung und Emissionsreduzierung sowie der industriellen Struktur.

Gehen Sie mit den Grundprinzipien vorsichtig um

Anhand der Grundprinzipien der Ökonomie lässt sich leicht verstehen, warum Halbleiter auch weiterhin fortschrittliche Prozesse vorantreiben müssen. Bei gleicher Größe der integrierten Schaltkreise muss also die Anzahl der Transistoren auf einem Chip steigen. Da Chips auf die Marktbedürfnisse der einfachen Leute ausgerichtet sind, müssen wir den Weg der Kostensenkung und Effizienzsteigerung einschlagen. Da die Waferkosten unverändert bleiben und je kleiner der Transistor ist, desto mehr Transistoren können pro Flächeneinheit hergestellt werden. Die Kosten eines einzelnen Transistors sind niedriger und die Arbeitseffizienz eines einzelnen Chips mit einer festen Fläche ist höher.

Im Gegenteil: Viele technologische Innovationen im Bereich hochpräziser Waffen sind nicht auf die Marktnachfrage der einfachen Bevölkerung ausgerichtet und ihre Menge ist relativ gering. Sie unterliegen daher nicht den Zwängen der Grundprinzipien der Ökonomie und können unabhängig von den Kosten hergestellt werden. Dies bedeutet jedoch, dass sie nicht die Größenordnung der Wissenschafts- und Technologiebranche erreichen werden.

Daher sind in der Wissenschafts- und Technologiebranche die Prinzipien der Physik und der Ökonomie die ersten Prinzipien, die bestimmen, ob eine Technologie industrialisiert werden kann, und keines von beiden ist entbehrlich. In seinem Buch „The Origins of Innovation“ lieferte Matt Ridley ein sehr umfassendes Verständnis und eine Analyse der Technologieentwicklung und brachte ein berühmtes Sprichwort vor: „Die Menschen überschätzen immer die kurzfristigen Vorteile einer neuen Technologie und unterschätzen ihre langfristigen Auswirkungen.“

Wenn eine neue Technologie nur den Grundprinzipien der Physik, nicht aber den Grundprinzipien der Ökonomie entspricht, dann überschätzen die Menschen ihren kurzfristigen Nutzen. Wenn diese neue Technologie Kosten senkt und die Effizienz steigert, unterschätzen die Menschen ihre langfristigen Auswirkungen.

Dieser Artikel ist eine vom Science Popularization China Starry Sky Project unterstützte Arbeit

Autor: Zhang Wenzhuo

Gutachter: Luo Huiqian (Forscher, Institut für Physik, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

Produziert von: Chinesische Vereinigung für Wissenschaft und Technologie, Abteilung für Wissenschaftspopularisierung

Hersteller: China Science and Technology Press Co., Ltd., Beijing Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.