Зачем несколько слоев в tensorflow и как они работают?
На пальцах не объяснить, это не доказанный вопрос. Теоретически любая функция может быть построена и обучена на одном слое, если там достаточно много нейронов. Но эмпирически более сложная функция может быть построена и легче обучена на 6 нейронах в виде двух слоев 3-3, чем 6 нейронах в одном слое.
https://playground.tensorflow.org/ 
Тут можно поиграться с количеством слоев и нейронов в тривиальной сети и посмотреть, как эти параметры влияют на выразительность модели.