像火箭科学家一样思考
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你好今天我来为您解读的这本书名字叫做像火箭科学家一样思考这本书说的就是在太空探索这种完全未知的事情面前火箭科学家是怎么完成一项几乎不可能完成的任务这件事的难度到底有多大呢

我来说几个书里的细节你感受一下首先不确定性极高并且没有任何先例可以参考比如 1962 年肯尼迪总统第一次宣布登月计划的时候美国国家航空航天局其实是什么都不知道两眼一抹黑的状态

他们不知道月球表面是否坚固到能够支撑着陆器不知道通信系统在月球上能否正常工作不知道该怎么计算地球轨道更别提登月火箭的发射轨道了

甚至不夸张的说制造火箭要用到的合金材料当时还没被发明出来再比如在我们的想象中火箭科学家们应该是一群极其严谨的人研究火火箭的实验室应该是全世界最讲究科学的地方但是你可能想象不到在每一次执行登陆任务的时候他们都有一项近乎迷信的举动就是疯狂的吃花生

这个迷信的由来是曾经有一个登陆任务失败了 6 次第 7 次终于成功的时候碰巧那天有实验室的火箭科学家带了花生从那之后花生就成了每次执行登陆任务的主食所以你看在全世界最需要科学思维的地方居然还产生了这种迷信行为

你就可以想象一下,这事儿的不确定性有多高,人们对于不确定性的恐惧有多深。其次,不仅不确定性极高,而且容错率极低,任何一个局部的失败都会导致满盘皆输,比如 1959 年一艘美国无人驾驶火箭,因为电力问题有点兴奋过头,它自己提前半个小时就发射出去了。

NASA 的工作人员看的是目瞪口呆结果飞行 20 秒后就坠毁了所以有科学家就说启动火箭引擎后可能会发生上千件事其中只有一件是好事

这本书的作者是奥赞·瓦罗尔本科就读于康奈尔大学的天体物理学 2003 年加入火星探测漫游者计划的运营小组还参与了人类迄今为止发射规模最大复杂程度最高的行星探测器任务之一不过大学毕业后他没有继续的攻读物理而是转行学了法律成为了法学院最年轻的终身教授

这些年当中,他一直深入研究火箭科学原理在其他领域的应用,他意识到,隐藏在火箭科学这么难的学科背后是一种能够迁移的思维方式。正如瓦罗尔在《序言》里提到的那样,他说,我发现自己不经意间准备了一辈子就是为了写这本书。

这本书里虽然说了很多思维方式但其实我读完之后啊有一个感受那就是火箭科学家思考的关键在于一放一收放指的就是超出所有存量的经验去天马行空的思考收指的是把所有能想象到的事情尽一切可能落地实现

接下来呢我就从一放一收这两方面出发来为您解读这本书首先第一部分我们先来说说火箭科学家是怎么产生那些奇思妙想的

关键在于这三个方法,第一个方法是他们的基本思考方式,用的是发展思维,而不是收减思维。我们先来说一个好玩的测试,你可以想象有一个玻璃瓶,瓶底对着一盏灯,如果你把六只蜜蜂和六只苍蝇放进了玻璃瓶里,谁会先找到出口呢?

这个时候估计你心里隐隐约约有一个答案了我们大多数的人认为蜜蜂会先找到出口因为蜜蜂确实更聪明它们可以学习非常复杂的任务比如在实验室里科学家们就观察到蜜蜂可以抬起或者是滑动盖子来收集糖水它们还可以把自己学到的东西传授给其他的蜜蜂

但是要从瓶子里找出口,蜜蜂会聪明反被聪明误,蜜蜂喜欢光,由于瓶底靠近光源,它们会不断的撞向瓶底,直到累死或者就是饿死。相比之下,苍蝇根本无视那盏灯,它们会四处的飞来飞去,直到无意当中发现了另一边的出口就飞出去了。

这个故事里的苍蝇代表的就是发散思维者他们随意的排动翅膀直到能发现出口而蜜蜂代表的是收敛思维者他们把精力集中在看似最明显的出路上而这种行为最终会导致失败

我们在真实生活当中是很容易略过发散思维,转而求助于收敛思维的。我们会去评估什么是容易的,什么是可行的,然后依赖过去的经验做出判断。打个比方,收敛思维有点像参加了一次多项选择题考试,你只能在几个有限的选项当中进行选择,而不能写一个新的答案。

而发散思维是一种方法,我们可以不去考虑任何的限制,可能性或者是预算,随心所欲的接受任何不着边界的想法。从一开始就采用发散思维之所以重要,还因为创意刚刚形成的时候,我们其实很难判断出哪些东西有用,哪些东西没用。正如物理学家,

普朗克所说的那样,纯粹的理性主义根本行不通比如 1990 年,火箭科学家们发射了哈勃望远镜它是一颗绕地球运行的卫星,任务是拍摄高分辨率的太空影像

但是很快科学家们从他传回来的那些模糊照片当中就发现望远镜的一面镜片存在着瑕疵但是如果要修复望远镜就得面临一个难题不仅需要派宇航员进入太空而且还得深入望远镜内部进行检修这个事的风险非常高

后来美国航天局的一位火箭科学家就提出太空飞船可以携带一个可伸缩的机械臂深入的望远镜里面进行检修而这个灵感原来是他在洗澡的时候想出来的他发现有一个可调节的淋浴头可以通过延长或者是缩回来适应不同的淋浴高度

再比如为了解决世界上一些地理环境严峻或者是偏僻的农村地区没有网络信号的问题科学家们创建了一个热气球网络每个热气球里面装了多台靠太阳能供电的计算机它们在海拔 1.8 万米左右的平流层盘旋当一只热气球离开时另一只气球就会取代它把互联网信号传送到地面上

2017 年秘鲁发生洪灾的时候,这个热气球网络为数万人提供了最基础的网络信号。你肯定很难猜到,这个方法原来是来自于一本科幻小说《80 天环游世界》。

除了火箭科学领域其他行业也有类似的思考方式比如耐克的第一双跑鞋是模仿家电行业研发出来的 20 世纪 70 年代初运动员训练穿的跑鞋都是带金属钉的不仅缺乏适当的附着力而且会损坏跑道表面结果有一位跑步的教练吃饭的时候看到了滑浮饼烤盘里的格子图案在和鞋底这么一联想这事就有戏了

于是他抓起了烤盘在车库里经过一系列的实验创造了橡胶底的滑幅运动鞋现在从这位教练的厨房当中拿的那台滑幅饼烤盘就摆放在耐克总部的展柜里你看啊但凡我们需要找创意的时候发散思维的方法就很好用

在初步产生各种奇思妙想的基础上第二个要说的方法就是要不断的使用第一性原理充分质疑来进一步的解放自己的思考能力第一性原理思维说的是不要把现状当成是绝对不变的而是要敢于打刀阔斧的改变它就好比说必要的时候得手拿一把大锤砸碎我们对某个事物形成的固有观念直至找出它的基本组成部分

最早提出第一性原理思维的人是亚历士多德他给出的定义是认知事物的第一基础法国哲学家和科学家迪卡尔认为第一性原理就是指系统性的怀疑你可能怀疑的一切事物直到你获得无可置疑的真相说到这儿呢我们绕不开火箭科学领域的一个人埃隆马斯克他运用第一性原理思维颠覆了航天领域把自己的幻想

马斯克最早创立了太空探索技术公司的时候根本没有足够的钱在美国或者是俄罗斯市场上购买火箭于是在回国的航班上空手而归的马斯克突然就醒悟了他意识到购买火箭的做法好像是扮演翻唱乐队的角色他只是一名有限玩家

要想成为一个跨越边界的无限玩家,他必须运用第一性原理,从物理定律开始,反问自己需要哪些条件才能把火箭送入太空。

马斯克把火箭拆分成了最小的子部件,也就是基础原材料都需要什么,然后他发现造火箭需要航空航天级的铝合金,加一些钛、铜、碳纤维。紧接着他又问自己,这些材料在大宗商品市场上值多少钱呢?是否可以通过采购二手设备或者借用其他行业的零部件来降低部分的生产成本呢?

最后就通过计算马斯克算出来火箭的材料成本大概是目前市场上通行价格的 2%左右而这种巨大的价格差异正是由于航天工业的外包文化造成的于是马斯克决定自己切割金属从零开始建造下一代火箭

你看啊正是第一性原理的思维方式促使马斯克对火箭科学领域根深蒂固的假设提出了质疑不过呢要真正使用第一性原理还要突破两个大障碍那就是我们一直都是这样做的

和别人就是这样做的我们以前做的事就像是一块磁力超强的磁铁决定了我们下一步要做的事情即使在火箭科学这样的先进行业当中惯性思维也有着巨大的力量比如为航天飞机提供动力的引擎是人类有史以来创造出的最复杂机器之一但它的宽度是由 2000 多年前罗马帝国的一位道路工程师决定的虽然这其中并没有什么必然性

你确实没听错,航天飞机引擎宽 143.51 厘米,因为这是美国犹他州到佛罗里达州铁路的宽度,而那条铁路的宽度是英国电车轨道的宽度,英国电车轨道的宽度则是根据罗马人建造的道路宽度设计的。

而这个宽度就是 143.51 厘米我再来给你讲个好玩的预言故事有位圣人带他的信徒们冥想但就在信徒们进入禅定之时他们被一只猫打乱了那只猫走来走去一会就喵喵的叫一会发出咕噜声干扰了在场的所有的人

后来圣人想出了一个简单的解决办法,在冥想过程中把猫绑在一根杆子上,于是这个解决方案很快就变成了一种仪式,大家先把这只猫绑在了杆子上,然后再开始冥想,最终这只猫自然老死了。

但随之而来的却是一场宗教危机,信徒们该怎么做呢?猫没有绑在杆子上,他们怎么可能冥想呢?虽然这个故事是虚构的,但是有趣的地方就在于,它让我们感受到了别人都是这么做的这种无形规则的力量。相比于有形的书面规则,无形规则就像是沉默的杀手,在我们意识不到的情况下限制了我们的思维。

在你的世界里,什么是预言故事当中那只影响了信徒们的冥想的猫呢?过去哪些不必要的事物会蒙蔽你的思想,阻碍你的进步呢?有哪些事情仅仅因为你周围的人在做,所以你假设自己必须做呢?你有能力质疑这个假设,并用更好的东西取代它吗?

第一性原理思维并不只是为了找到某种产品或者是时间做法的基本组成部分并创造出新的事物你还可以借助这种思维方式寻找内心的原材料拆掉那些固有思维里的墙说到这儿呢假如前两个方法都用了你就发现在整个方案里还是有很多不确定性该怎么办呢

这本书里提供的第三个方法就是先干了再说,没必要非得把什么都先想清楚,你先把大目标制定出来,过程当中可以慢慢的想解决方案,作者还专门给这个方法起了个名字,叫探月思维。

前面说过,按照 1962 年的航天技术水平,肯尼迪总统当众宣布登月计划的时候,他似乎在期待一个奇迹,他说:"我们之所以选择在 10 年内登月,并不是因为它很容易,而是因为它很难。"

今天的我们当然知道这件事后来成功了,可是平的是什么呢?在瓦罗尔看来,这就是探月思维的胜利,对于这个看似不可能的大目标先公开宣布,完了再琢磨可行性,然后召集人手,整合资源,集中力量把这个目标做出来。

电影《阿波罗 13 号》的开头有这样一幕,后备指挥官看着宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林在月球表面迈出了人类历史上真正意义的第一步。指挥官非常的感慨,他说这根本不是什么奇迹,我们只是决定去月球而已。

我知道这话乍一听可能有点奇怪,像一句仙灵鸡汤,但是回过头来我们想想,似乎任何伟大的事业都是从一个伟大的目标开始的,关于探月思维具体的逻辑解释,这本书里也没有提到很多,但是书里有一个关于探月思维的故事,我觉得很受触动,想讲给您听一听。

这是一个希腊的神话故事伊卡洛斯的父亲是一名工匠他为自己和儿子做了一双翅膀准备逃离克里特岛回到家乡这双翅膀的羽翼是用蜡缝在一起的因此父亲就提醒伊卡洛斯要跟随他的飞行路线不要飞得离太阳太近

结果在飞行过程中伊卡洛斯无视了他父亲的提醒因为飞得太高导致羽翼上的蜡融化了翅膀完全散开最终伊卡洛斯从高空坠落淹死在了大海里这个

这个神话本来的寓意是告诉人们不要好高骛远那些遵循预定路线和服从指示的人才能逃离岛屿并生存下来但是美国的著名企业家畅销书作者塞斯·高汀就在著作《伊卡洛斯骗局》当中说

这个神话故事还有另一部分的情节你可能没听过父亲除了告诉伊卡洛斯不要飞得太高还告诉他不要飞得太低因为海水会腐蚀他的翅膀作者在书里就提到伊卡洛斯父亲描述的物理现象其实是错误的当你升上高空时空气会变冷而不是变热所以其实翅膀上的蜡并不会融化

而且从飞行经验来看飞得很高的时候如果引擎发生了故障飞行员还可以操纵飞机的滑翔到安全的地方但是如果高度很低继续飞行的可能性就小得多了这个故事

这个故事我们就讲完了我觉得这个故事触动我的地方就在于所有伟大的事业往往具备两个特点第一我们会因为不确定性放大它的难度就像高空翅膀会融化一样其实我们所有的恐惧都来自于自己的内心第二一旦你放手去做你就会发现

并没有那么难也许当你走到那一步的时候你就会发现很多意外的因素可以助你一臂之力就像翅膀飞得越高反而越不会融化总之啊假如你朝着月球的正确方向前进而不是坠向地面你肯定会比以前飞得更高接下来呢就到了实践部分

我们来说说,当有了这些奇思妙想之后,要怎么落地呢?火箭科学家用的关键方法就是"极非极测"原则,简单来说就是模拟真实场景做测试。乍一听这个方法也没什么稀奇的,不就是提前演练嘛?公司如果要推出一个新产品,或者我们找工作面试,做演讲等等,用的就是这个方法。

别急啊事情还真没有这么简单火箭科学家和我们不同之处啊就在于他们已经把这个方法用到了极致

根据极飞极测原则,在测试阶段,地球上的实验必须尽最大努力模仿火箭的飞行环境。所以,火箭科学家常用的一个策略就是不断的破坏东西,找到它的极限点。为了实现这个目标,大到火箭的各种部件,小到螺丝,都要承受相同类型的冲击、震动、极端温度。

火箭科学家们必须想尽各种办法诱使这些零部件和计算机代码在发射前犯下致命的错误然后马上解决

比如有一次火箭科学家们为了测试气囊的安全性他们就把一个假的着陆器放在了一组安全气囊里抽掉真空室里的空气来模仿火星的温度和压力还在室内地面上放了一些假的火星岩石结果气囊落地时真的就破了岩石完全就戳破了气囊那个漏气的口子大到一个人都能穿过去所以测试表明火箭科学家打算使用的安全气囊太脆弱了

按照我们通常的想象,戳破气囊的应该是一些很尖锐的石头,实际上还真不是,反而是一个很圆滑的岩石。按照这本书里的描述,它的外形像奶牛肝脏,顶部光滑,看起来并不危险。你看,这么一块石头戳破气囊是个小概率事件,要是搁在其他的实验室里,也许并不会那么看重。更何况,1997 年的时候,用同样的安全气囊也成功的降落在了火星表面。

但是在火箭科学家看来不行它是一个大问题他们要把这个小概率时间拿出来无限放大假设这个问题百分之百就会发生那么要怎么样才能杜绝它呢

于是火箭科学家制作了好多块岩石的复制品散放在真空室的地上然后开始把安全气囊往石头上扔后来他们想到可以模仿自行车的轮胎设计出一个内外双层的内胆这样即使外面那层的气囊漏气了着陆器也不会有问题最后火箭科学家对新的设计开始反复的测试直到通过各种极限点的考验

而且这里面你得注意,还有一个容易失败的地方就在于,仅仅测试了一个单独的部件,可靠性是远远不够的,因为很多时候火箭科学家就发现,每个零部件的问题都解决了,但是组合在一起,这些子系统相互作用可能会导致最后的整体系统就出故障。

说白了就是一连串的解决方案放到一起可能会引发新的问题这件事在书里还有一个特别贴切的说法叫弗兰肯斯坦的缝合怪

这是什么意思呢弗兰肯斯坦的缝合怪是科学怪人小说里的一个虚构的角色它的所有部位都来自于不同的人体但这些部位缝合在一起之后它就变成了一个怪物而不像是一个正常的人我们来举一个真实的例子奥巴马弄医疗改革的时候人们必须通过登陆一个政府网站才能购买保险但是这个网站一开通就崩溃了有些用户没法创建新账户

有些用户的流程进入了死循环,结果网站运营的第一天,只有 6 个人成功购买了保险。但是为什么一个耗资近 20 亿美元的网站无法执行最基本的指令呢?这背后的原因就是因为政府把这个大型的项目的设计环节外包给了 60 家承包商,最后却没有对网站的综合体系进行系统测试。

另外在火箭科学领域还有一个系统需要在起飞前进行测试这个系统远比火箭本身更不可预测它们会恐慌会忘记事情会生病可能还会不小心的弄错了控制台上的按钮

估计你也猜到了,这个系统就是宇航员。宇航员的日常生活可不像我们在电影当中看到的那样光鲜亮丽,他们不是太空冒险家,而是一辈子都在训练,为了太空飞行做准备。有位宇航员说过,我当了 6 年宇航员,却只待太空待了 8 天,说不定能待 8 天的这种情况对宇航员来说还算是好的。

到宇航员执行任务的时候他们已经在模拟器上飞过无数次相同的路线比如宇航员像操作实物一样操作航天飞行模拟器完成从发射对接到着陆等不同阶段的任务

从模拟装置的显示器上宇航员可以看到与实际飞行中相同的场景隐藏的扬声器也会产生相同的噪音包括他们在飞行过程中听到的震动声烟火爆炸声齿轮启动的声音但模拟器没法产生微重力那该怎么办呢

火箭科学家就专门做了一架飞机,这个飞机有点像是过山车,它的飞行轨迹是一条跑步线,先爬升后俯冲来模拟失重状态,在每条跑步线的顶端,宇航员会体验到大约 25 秒的微重力。

估计这种体验应该不会太好所以他们给这架飞机起了个贴切的名字叫呕吐彗星宇航员登上呕吐彗星在失重状态下练习吃喝等等动作

但只有 25 秒,时间太短了,没法练习更复杂的动作,为了获得更长的试重时间,宇航员需要进入一个大型室内水池中,练习走路,直到成为第二天性。但是要想达到正常走路的熟悉程度,最起码得花 250 个小时,才能为 6 个小时的太空行走做好准备。

而且这些还远远不够为了防止宇航员发生生命危险火箭科学家还需要一个比找到物体极限点更残忍的策略叫杀死宇航员

因为在太空当中,倘若出现紧急情况,宇航员往往没有长时间思考的余地,必须要能够瞬间的做出反应。所以,为了完成航天任务,火箭科学家差不多需要模拟大约 6800 个故障场景,把每一种能够想象到的故障抛给宇航员,包括电脑死机、发动机故障、爆炸等等。

目标就是造成的麻烦越大越好,直到所有的参与训练的人把重复动作变成了本能,而且反复接触难题也会让宇航员对困难产生免疫力,增强他们的信心,认为自己有能力解决任何问题。你看啊,这大概就是印证了一句话,那些杀不死你的,终将会使你变得更强大。

特别说明一下这本书里关于怎么把想法真正落地的方法还有很多在这里无法穷尽感兴趣的话欢迎你去阅读原书总结这本像火箭科学家一样思考我们就讲到这里下面咱们再强调一下这本书的内容非常的丰富

万维刚老师在《精英日课》第四季里花了很大的篇幅专门解读过这本书建议你去听一听最后呢我们说了这么多关于火箭科学家的事那火箭科学家们到底是一群什么样的人呢读完这本书啊我有一个感受那就是

每一位火箭科学家脑子里其实都住了两个狠人一个呢像疯子一样有一箩筐的奇思妙想完全不受任何思维的束缚而另一个呢极其务实想尽一切办法把那些看似极难的任务真正落地

这两种截然不同的性格在火箭科学家的大脑里冰醒也就像菲斯杰拉德说的那样所谓的低流智慧就是拥有两种截然相反的观念且依然能够正常行事