区块链对时间、空间、能量的答案

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为了让大家能够更深入的理解区块链,接下来的秘猿小课堂里将会从四个方面切入。第一个方面是区块链对一些基本问题的答案。其中包括对时间的答案,对空间的答案以及对能量的答案。

秘猿科技区块链小课堂第 8 期
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(一)区块链是一个时钟

让我们从第一个问题开始。区块链可以被看作一个时钟。如果与文明史结合来看,最早的时钟是什么?在北大隔壁学校的广场上有一座日晷。日晷上有一根杆子,从杆子影子的位置可以推测时间。这种时钟非常的依赖于太阳并且不精确。同时它只能够提供有限的服务范围,阴天或者晚上就不在服务区了。

1.牛顿时间与柏格森时间

想要理解时间,首先要区分两个关于时间的概念。

第一个概念叫做牛顿时间。它是牛顿力学,也就是经典力学中的一个时间的概念。在经典力学里,时间实际上是空间的附庸。这个时间具有同质,可逆,均匀的性质。换言之,如果将牛顿力学中有关时间的公式在时间变量上逆转,公式也是成立的。

除了牛顿时间之外还有另外一种时间。这个时间叫做柏格森时间。亨利.柏格森(Henri Bergson)是一位法国哲学家。在柏格森看来时间是绵延的洪流。它是非均质的,不可逆的。它也是发散的,自由发展的并且是在连续创新的。这个时间是人类的时间。换言之,这个时间是社会的时间。它并不是物理的时间。

2.柏格森的习得记忆和纯粹记忆

还有一个概念,叫做柏格森记忆。柏格森记忆分为两种。其中一种是习得记忆。以人类的历史为例,人们把过去事件的回忆记录下来,就叫做习得的记忆。胡适曾说过历史是任人打扮的小姑娘。历史学家克罗奇提出,所有的历史都是当代史。建立在这种历史上的记忆就是习得记忆。

另外一种记忆是纯粹的记忆。这种记忆是一种比较理想化的记忆。记录者会非常忠实的记录发生过的事情。这种记忆实际上是非常昂贵的。例如古代的史书如果想拥有这种纯粹的记忆,史官想真实地记录发生的史实,比如李世民杀兄屠弟的前因后果,做到这一点需要承受很大的压力。中国传统文化里还有为尊者讳,肆意删改历史的“春秋”史学和政治传统。所以纯粹的记忆是非常奢侈的。

3.区块链的时间

现在区块链给了人们一个选择,或者一个答案。这个选择就是区块链上的时间。区块链给了社会另外一种时钟的选择。

区块链时间具有不可逆性
区块链的时间是不可逆的。一般情况下,在确认了比特币上的六个区块之后, 再把六个区块重新推翻的可能性在数学概率上是非常小的。所以当有人进行一个交易,例如我给别人转了 0.01 个比特币,在确认了一个区块以后,换言之就是交易的这个区块被打包以后,交易所就会发出通知:这个比特币已经转入了。但是在这时,比特币里只有一个区块被确认。那么当支付方看到已经有六个区块被确认的时候,比特币的支付就已经完成了。因此,区块链有不可逆的特性。同时,区块链也是不可改的,也就是说区块里的哈希码是无法更改的。

区块链的时间是非均质的

区块链上的时间还具有非均质的特性。何为非均质?举个例子,以太坊的以太猫交易曾导致以太坊的网络拥堵了很长一段时间。所以有一段时间人们发现以太坊的的交易特别多,这就使得有些交易被拖延了。因此,区块链的时间具有非均质的特性。有的时候区块链上的时间会出现非常火热的情况,有的时候反而又很冷清。

区块链时间是发散,自由并且连续创新的

区块链的时间又可以被视为一个发散,自由并且连续创新的时间。 这个概念该怎么理解呢?人们经常听说区块链上存在分叉。例如以太坊马上要在块高7,280,000 上做一次硬分叉(注:后来又因为漏洞被推迟了,而且这次硬分叉原则上讲不会出现两条链)。如果这次升级后导致出现了两条新链,硬分叉之前的这段时间实际上是两条链来共享的。但是在硬分叉以后,出现了两个有共同过去的时间。并且在硬分叉这个节点的后面,两段时间的内容是不一样的。所以这个时间是一种自由的,连续创新的时间。

区块链时间是由事件堆叠而成的

这样一来,区块链实际上给人类,给社会提供了一个可以使用的时间。在过去,人们拥有的时间是国家授时中心颁布的时间。它是物理的时间,由于这个时间是中心化发布的,这个时间很精确,但是人们在社会中交互的时候对这个时间的使用却很难做到精确。在这个时间里,时间和事件也无法紧密地结合。而区块链的时间却是由事件堆叠而成的时间。这个时间里每个事件都对应一个哈希值,每个哈希值都存在一个区块里,而区块是按照事件先后顺序紧密相连的。每一个事件都是另一个事件的时间证据,也就是区块关系上的见证。

所以如果想要在区块链上做一些有关商业,政治,文化的事情,首先需要理解一点:区块链是一个时钟。而且这是一个建立在所有过去与未来的事件的见证上的,世界性的时钟。处在这样一个世界性的时钟里,如果有人提问一个商业行为是在什么时候发生的?答案不会是某年某月某日。对方给出的回答会是这个事件发生在以太坊的某一个块高上。而这个回答可能对未来的商业交易来说是更加精确的。因为“块”是可查的。通过这个“块”的底层的交易哈希码就能够查到对应的商业交易,也可以查清哪些商业行为是在此之前,与此同时和在此之后发生的。

以下这个图片中的人是以太坊的创始人:Vitalik Buterin。他的手上举着这个牌子是有原因的。 事情发生在 2017 年的时候,有谣传说他因为遇到交通事故而丧命。而 Vitalik 在第二天就在 Twitter 上贴出了这张图片。图片中有他和最新的以太坊的区块报头。这个照片就可以证明 Vitallik 没有死。这就是一个以太坊在运用区块链时间的基本特性的例子。 Vitalik 将块高和报头都写在了这个牌子上。而这张照片是无法在拍照当时以前的任何时间拍到的。

图片描述
图1: Vitalik Buterin 和他的“牌子”

(二)区块链与空间

让我们再来从空间的角度看区块链。每一个用户在区块链上都会有一个账户。这个账户包括一个比特币的地址。与此同时,用户还会有一个比特币的余额。这个地址可以先简单地理解为一个空间坐标,稍后我们会提到这个空间有多大。而在这个地址上会存在一个值。这个值可以是标量,例如比特币的余额。这个值也有可能是个向量。如果一个账户是被智能合约所控制的,那么这个值就可以被理解为一个向量,向量的特性是有方向的,有条件的。有了坐标,有了标量,还有了向量,我们在这个空间能干多少事情就无需烦言了。

1.区块链账户和传统账户的区别

传统银行账户

那么这个账户,或者称之为空间,跟传统的银行账户之间存在什么区别呢?先回到一个基本问题:银行账户是什么?如果有一个人想拿着身份证去银行开户,银行在开户时会告知一个账号。在此之前,银行会调查这个人在这家银行是否已经开通了三个以上的帐户。如果账户超过了三个,银行会要求这个人把对应的银行卡找出来。或者,如果卡找不到了就需要本人去办理挂失。银行不可能为任何人提供无限的服务。而且银行很难容忍账户里没有钱或者余额太少。如果卡中的余额不足以支付银行的服务费用,银行会把这张卡取消。如果这个人成功地开通了新账户,银行会让他设置一个密码。有一点需要明确:账户的号码是银行给的。而密码是账户持有者本人设定的。账户和密码这两者之间是没有必然联系的。同时这个没有必然联系的两个号码之间的联系是登记在银行的。持有者会自己记下账号和密码。但是,因为账户和密码是登记在银行的,所以最后银行比账户持有者更有发言权。

刚才也曾提到,在银行开户会有各种各样的限制和管制。例如根据现今的反洗钱法的规定,大额转账需要汇报。同样的法规在美国可能还更加严历。在美国收到特定金额以上的美元,是需要当事人把合同告知银行的。在合同报备了以后,当事人才能够把钱取出账户。从这个角度出发,美国比中国的管理得还要严格许多。这其中存在各种各样的管制和限制。

所以有人会问账户里的钱到底是不是自己的?这个问题的后面会有一个很大的问号。当然还有一点需要注意:我国的存款保险制度。人们曾经会认为银行是不会倒闭的。但是对法律体系熟悉的人就会知道我国在好几年以前就已经推出了存款保险制度。这个制度的最高赔偿金额是 50 万。在这里建议各位把的 50 万以上的存款分散存到不同的银行中。

区块链的账户

我们再来看一下区块链的账户。区块链的账户是什么?使用区块链的账户首先需要设置一个私钥。换言之就是用户需要先设定一个密码。这个私钥是一个随机数。拥有了这个私钥之后,通过一个计算的过程,用户才会拥有自己的账户地址。

举一个例子,有一名用户拥有一个私钥。这个私钥简称 k。k 只有这个用户知道。这个 k 最好不是名人诗句。因为有人可以用程序遍历这种名人诗句产生私钥,这种私钥控制的地址就不安全了。因此私钥应该是一个随机数。拥有了一个私钥之后可以用这个私钥产生一个 K。这个更高一级的钥匙就是公钥。用这个公钥去进行哈希计算,就可以生成一个地址 A。所以说从设定私钥到生成一个地址是一个一以贯之的过程。换言之一个人就可以完成这个过程。如此一来,用户既有一个地址,又有一个操作地址余额的密码。这其中是没有第三方的介入的。除了用户自己没有任何人来登记账户和密钥之间的关系 。用户自己在登记,自己在管理,自己在操作。

那么地址有没有数量限制呢?答案是无限。无限是什么概念?地址的数量理论上是由数据结构决定的。这个数量的上限是 2^256。这个数字折算成十进制大概是 1.158 x 10^77。一个数字的 77 次方有多大?根据物理学的最新的研究,通过微波背景辐射计算出的整个宇宙的原子数的量级是 10 的 80 到 82 次方。 所以这个地址数量的上限已经非常接近无限了。可是使用账户的费用是按次计算的。一个账户可以一直放置到天荒地老。如果一个人想将一个地址留给重子重孙,是没有问题的。在这个传承地址的过程中间不需要任何其他的操作。

2.区块链财产的绝对私有性以及永恒性

为什么现在有一个名词,叫做持币?为什么比特币会变成一个信仰?因为比特币是一个可以把永恒的想象力放置在其上的一个系统。它可以被视为永恒。比特币也可以被当成真正的,绝对的私有财产。现在有任何可以称之为绝对的私有财产吗?也许有人会回答黄金。我记得在很早以前,各国,特别是美国,就曾经在战时有法律规定:不允许个人持有黄金。所以黄金是可以被从个人身上剥夺的,比如二战期间犹太人被剥下来的金戒指,还有日本人在中国掠夺的大量黄金和珠宝。

我们知道,犹太人之所以叫 jew,就是因为他们特别喜欢珠宝这种体积小,重量轻,价值高,便于隐藏的东西。犹太人会把所有的财产都换成 jewel 以便随身携带。从这个角度来看珠宝或者贵金属都无法被当成绝对的私有财产。

然而区块链上的私有财产,如果有人想要隐藏,是完全可以隐藏的。法哲学中有一句话:私有财产是自由的根基。人们经常讲民主自由。离开私有财产,是无自由可言的。一个社会只有拥有了私有财产,才存在是否自由的概念。如果一个人无法拥有维持自己基本的生物属性的属于自己的财产,也就是说这个社会不承认私有财产,他就没有能力去奢谈自由。

接下来再举一个与区块链的财产有关系的例子。这是一种新的“玩法”。在这种“玩法”的特定操作下,财产可以被确定性地丢失。怎样做才能确定性地丢失财产呢?这需要把所有的财产,可能是比特币,也可能是 STO,汇到一个公认的,但又没有人知道的私钥所产生的地址点。这样一来所有人就可以承认,这个财产被销毁了。

传统意义上的抛弃财产,是无法确定财产是否被销毁的。这从民法意义讲上叫做遗失物。遗失物是可以被取回的。国家对无人的荒地进行管理,可以马上赋予它物权。在经济上实际上是没有办法去做到这一点的。如果一个人从事制度设计相关的工作,他就会发现这种概念是一把利刃。它对剩余控制是很重要的。现在很多落地的商业项目是以此来进行分红操作。这种分红操作与传统的分红理论是不同的。

3.区块链具有可控性

物理空间由中心化机构所控制

让我们再回到空间这个话题。除了以上提到的这些特点以外,区块链的空间与人们现在理解的空间有什么不同?人们现在所处的空间是被一个中心化机构所控制的。从大的角度来看是国土资源规划部门在管理空间。而从微观的角度来看,就是城管或者县级房屋土地管理部门在进行空间的管理。

也许在现实中有人碰到过这种情况:一个地方的规划发生了改变,这个地区刚盖好的的房屋就可以被拆除重建。要知道房屋拆迁是非常容易的。也许对于个人来说,拆除一间房屋是十分艰难的。但对于政府来说,房屋拆迁十分容易。房屋的钥匙在占有房屋中所起的作用微乎其微。电视剧《潜伏》中,余则成说过:我不用钥匙就可以打开这个城市 2/3 的门!

区块链空间可以被个人控制

空间从来就不是一个个人能够控制的东西。 但是现在区块链给人们提供了一种可能性。这种可能性就是个人控制的点与点之间所能形成的区块链空间关系。而这个关系就是一个人可以通过区块链的私钥来真正控制的东西。这就是为什么未来有一天区块链上的空间可能会比现实中的土地更值钱。因为现在现实中的土地是不受私人控制的。当然这个观点也是见仁见智的,有人可能觉得非私有化的土地更有价值。这个可能会成为一种不同经济制度之间的竞争。

4.区块链的量同样具有可控性

区块链的量是有上限的

区块链的量还有一个特性。这个特性人们以前也许并没有注意过。那就是总量是可以通过代码和算法来控制的。这一点在比特币上体现得最清楚。比特币的总量是 2100 万个。这个数量只会少不会多。因为这个量被产生比特币的代码直接控制住了。只要人们还是用同一套代码去生产比特币,最后比特币的量就不会超过这个上限。这个世界存在哪个上市公司能做到不增发吗?实际上是不存在这样的公司的。

人们可以在区块链上通过数学和代码的方法来控制区块链的量。换言之,这个空间中的量是可以进行总量控制的。这是一个很新颖的概念。

虚拟货币使构建货币系统的成本降低

通过虚拟货币,人们只要花很少的钱就可以拥有一套相当于央行货币系统或者一个上市公司的股票管理系统的计算体系。这是一个可以使用的系统。突然之间流通货币或者证券的门槛变得如此之低了。以至于人们现在甚至可以随时随地就实现这种操作。当然,如何使用这个系统以及这个系统代表了什么是另外一个完全不同的问题。但是至少结算这个步骤现在已经没有十分昂贵了。

结算,登记以及存证在以前是十分昂贵的。银行需要购买并使用很多主机,才能够实现一个具有这些功能的系统。这在过去对个人来说是无法想象的。但现在个人可以做到这一点了。如果有人想做商业系统的话也一定要理解这一点。实现这种结算功能本身已经没有价值了。它的价值存在于结算之后,在于和什么资产进行挂钩。

(三)区块链与能量

1.比特币十分耗能

刚刚讲到了时间和空间。接下来让我们从能量的角度来看区块链。大家都知道比特币最大的缺点就是它太耗能了。生产比特币的过程是很贵很慢又非常耗能的。这跟节能环保的理念背道而驰。

比特币的能耗是多少呢?算力是计算能耗的一种功率。比特币的算力单位是哈希每秒。普通矿机的算力一般是 T 哈希每秒。2017 年国家统计局给出的数据是全中国的耗电量是 6.3 万亿千瓦时。而这个数字已经是全球第一了。中国已经在2014 年左右的时候超越了美国,成为全球用电量第一的国家。而美国在第一名这个位置保持了 200 多年。也就是说自从发电机被发明以后,美国就一直在用电量上位居第一。然而现在中国成为了第一名。而且中国在这方面跑得很快,并把美国远远地甩在了后面。如果用中国总用电量这个数字来进行对比,据估算今年生产比特币的耗电量能够达到 5.937 x 10^10 千瓦时。这个数是什么概念?它几乎达到了 2017 年中国用电总量的百分之一。这是一个非常大的用电量。跟中国这种巨兽级体量的用电量比起来,它还能够达到百分之一。这个数字还要继续增长。而且增长率还会很高。

如何看待生产比特币的能耗问题?这个问题在以太坊白皮书就被提出来,并且确定了以太坊必须要向 PoS 转型的路线图。虽然现在以太坊还是在使用与比特币类似的 PoW 机制,不同是以太坊在用 GPU 进行“挖矿”。但是现在以太坊已经准备要向 PoS 转型了。

2.比特币是一个生命

物理学家张首晟先生在 2018 年 12 月 1 日不幸去世。他曾经从物理学家的角度给出一个解释:“生命行为是把自己的熵减小。换言之就是增大自己的负熵,并使周边环境的熵增大。这种做法看起来是在浪费世界的能源。但实际上它使我们得到了一种更可贵的财富。这种财富就是一种共识。”

这个观点应该如何理解呢?实际在改革开放之初就有很多人开始关心如何理解生命这个问题。这个观点涉及到了伊里.亚普里戈金(Ilya Prigogine)的耗散结构理论。这个理论包括了如何去解释生命。每一个生命的新陈代谢都是在不断消耗负熵并增加正熵的过程。

钱学森的工程控制论以及后续的信息论其实都是建立在这同一套熵的理论上的。因此如果逆向地看待这个关于熵的理论,就可以产生一个这样的设想:比特币是一个生命。因为它在不断地消耗能源并创造负熵以维持自己的“生命活动”。比特币成为了人类社会中第一个通过代码运行形成的生命体。它可以被当成一个物理学意义上的生命。

如果比特币被视为生命,比特币的耗能又应该如何被看待?秘猿科技现在正在支持的一个公链项目 Nervos 也将采用 PoW 机制。这个项目核心创新是对比特币的 UXTO 模型进行扩展。耗能可以被理解为是数字世界扎在现实物理世界的根。

3.比特币完成了资产上链

有一个概念一直被提及:资产上链。如何才能做到资产上链? 比特币在这方面做的就十分出色。它做到了能源资产上链。大家可以认为比特币是资产上链做的最好的区块链之一。其他区块链可能都没能完全解决这个问题。但是比特币做到了。它运用了一套博弈结构,做到了能源的资产上链。

所以人们可以信任比特币,因为比特币是扎根在现实物理世界的。

4.区块链十分耗时

如果想要理解区块链,有一点必须明确:区块链注定要又贵又慢的。与比特币相关的交易是一秒钟七笔。以太坊是一秒钟二十笔。这两个正好是每秒事务处理量最低的两个虚拟货币。要知道天猫还有京东在双 11 的交易 TPS 是以几十万笔每秒来计算的。

区块链不是云计算。有很多开采虚拟货币的矿主为了将电费压到更低,会告知政府自己在进行的项目是云计算以争取补贴。但区块链并不是云计算。云计算是通过分割计算任务来提升整个计算效率的。 云计算是提升效率的。而区块链是消耗效率的,它的效率很低。

业内有一个术语叫做:不可能三角。这三角分别是性能,安全以及去中心化。这三者是不可能兼得的。因为以太坊和比特币选择了提升安全和去中心化,它们的性能就会很低。这两者达成的是最可靠的全球共识。而全球共识就是又贵又慢的。

与之相对,EOS 实际上是强调性能的。它现在的 TPS 性能可以达到 3000 到 4000 之间。但代价是它在很大程度上放弃了去中心化。EOS 可以写入数据的节点只有 21 个。同时它还存在一些限制。在某个节点的交易是可以被 Block 的。换言之,就是交易可以被拉入黑名单。这实际上是一个十分中心化的做法。不仅如此,EOS 还有大量的人为制定的规则。根据规则可以人为地暂停交易。那么 EOS 到底算不算区块链呢?这个问题是存在争议的。但是在这里提到的,只是对不可能三角三种特性的取舍。

这就是从时间,空间以及能量的角度来看待区块链。能量最后转化成了人们的共识。有的文章也把这种共识叫做社会可扩展性。社会可扩展性说起来比较拗口。但这个名词在学术上相对比较严谨一些。

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