區塊鏈防懵逼指南之一:熵(shāng)

最近,老金在北京參加了一場區塊鏈論壇的線下聚會。別看現在比特幣跌的狠,其實大家的熱情還是挺高的。會上,一位區塊鏈大佬上臺發言,背後的PPT大幕打出了這樣一句話:

互聯網的無序熵增導致信息遺忘,而區塊鏈保持有序熵不流失!

看完這句話,身邊的幾位哥們瞬間就懵逼了。他們一邊互相問“這字念什麼”“這話啥意思”,一邊掏出手機百度一下。

區塊鏈防懵逼指南之一:熵(shāng)

如今的區塊鏈早已不只是密碼學與計算機技術的延伸,而是融合了數學、物理、量子力學、信息學、經濟學、金融學、哲學等為一體的超級技術,而且這種技術還“日新月異”。

這也就是為什麼,區塊鏈領域隔三差五就會蹦出一些你聽不懂的、跨學科的艱深詞彙。

為了能和區塊鏈大佬們愉快交流,防止中途懵逼的尷尬,我們有必要與時俱進,瞭解一些有代表性的,今天就來說說“熵”這個玩意。

區塊鏈防懵逼指南之一:熵(shāng)

熵的概念與歷史

熵,讀音同“商”。熵和三個領域學科有關:熱力學、物理學、信息論。

“熵”這個概念,是由德國物理學家魯道夫·克勞修斯在1865年提出的。但熵的誕生,最早源於熱力學。

19世紀工業革命時期,設計蒸汽機的工程師非常關注機器的工作效率,比如水的溫度要達到多少、什麼樣的沸騰物質能讓蒸汽機運轉更快等。基於這些問題的研究,解釋熱量是如何流動的熱力學定律誕生,其中的“熱力學第二定律”就涉及到了熵。

熱力學第二定律又稱“熵增定律”,表明了在自然過程中,一個孤立系統的總混亂度(即“熵”)不會減小。在熱平衡系統中,熵值是達到最大化的。

1877年,奧地利物理學家玻爾茲曼用物理學解釋了熵。

1948年,美國數學家、信息論創始人克勞德·香農將熵的概念,引申到了信道通信的過程中,從而開創了”信息論“這門學科。信息熵不是指信息本身,而是信息量的表徵。

區塊鏈防懵逼指南之一:熵(shāng)

如何通俗的理解“熵”

“熵”其實是一種無序程度的度量方式,越混亂越無規律,熵值就越大,反之熵值越小。

比如,在室溫20℃時,兩個燒杯分別裝有白水和藍鋼筆水,水溫都是20℃。把藍鋼筆水滴一滴在白水中,藍鋼筆水會慢慢散開了,最終會相對均勻的分佈,並讓白水變藍。

“熵”就是表達這樣一個分佈程度的量。

你可以把藍鋼筆水看做是能量,把能量注入系統後,能量向均勻分佈方向發展,這時候熵增大。

有觀點認為,熱力學的熵和信息論的熵,說的是同一種東西,因為定義公式都是:

區塊鏈防懵逼指南之一:熵(shāng)

但是,熱力學熵和信息熵不能混為一談。

舉個例子:把兩杯溫度不同的水混合到一起,熵會增加,但你不能直接通過向其輸入信息來再次將水變成兩部分不同溫度的有序狀態。

熵是如何與區塊鏈扯上關係的?

可能是基於“去中心化”這個特性。以下分析與觀點整理於網絡。

自然界總是越來越趨向於無序,不能達到共識。達到共識唯一的辦法,就是把周圍搞得更亂一點,把自己搞得整齊一點。

熵增定律,解釋了一切事物都是從有序趨向無序,也就說宇宙也是從有序走向無序,即xx億年後,太陽也會從有序的球體爆炸為無序的氣體和粉塵,即星雲。

而熵的原理,實際上是量子不確定性、糾纏的某種必然效應。熵最大原理只有在局域的子系統中適用,而整體的環境不會達到熱平衡,也就是宇宙不會熱寂。

區塊鏈防懵逼指南之一:熵(shāng)

世界的隨機性根源在於量子非定域不確定性。人類觀測宇宙有時間空間侷限性造成時間箭頭。因此,愛因斯坦說時間是幻覺。這些量子糾纏、熵的概念架構了從非定域的量子世界到定域世界的橋樑。

達到共識必然造成熵減,因為達成共識(指向同一個方向)狀態的熵遠比雜亂無章的熵要小,但根據熱力學第二定律:整個系統的熵永遠是增加的。所以,達成共識的同時,一定要排除一些熵。去中心化的機制,和自然界中磁鐵從雜亂無章的狀態達到有序的鐵磁狀態非常相像。

中心化智能系統的複雜度過高導致效率降低,因此引入去中心化的分佈式系統,可以保持系統的低熵。

而比特幣的基本核心理念也是“分佈式系統”,屬於非定域整體性存在的互聯網版,它體現了我們處在這個時代或者這個世界的未來特徵,即大數據弱關聯代表了這個時代的整體特性。

區塊鏈防懵逼指南之一:熵(shāng)

有序的獎懲機制

還有一種說法認為,區塊鏈數字貨幣引入獎勵制度也與熵有關,因為:

“獎懲透過整個人類組織間接地支配著負熵,是負熵的衍生品,獎懲有著比負熵更好的流動性,也有著比負熵更好的普適性”。

這個說法有些牽強。因為獎懲的做法,並不能讓組織行為變得有序。我們並不缺乏獎懲,缺乏的是“有序的”獎懲機制。

回過頭再看文章開頭那一句:

互聯網的無序熵增導致信息遺忘,而區塊鏈保持有序熵不流失;

其實引申的意思是:

互聯網是在混亂中產生秩序,而區塊鏈是在秩序中連接混亂。

有業內人士用熵的理念來描述互聯網和區塊鏈的本質區別:

如果說互聯網為人類帶來了一個信息碎片化時代,那麼區塊鏈則在重構文明線性思維。

區塊鏈防懵逼指南之一:熵(shāng)

如果你對熵感興趣,想進一步瞭解這個謎一樣的東西,可以閱讀“伯克利大學物理學教程”中的《統計物理學》,裡面會抽絲剝繭、讓你全方位瞭解什麼是熵。

區塊鏈防懵逼指南之一:熵(shāng)

看懂了麻煩也教教我,謝謝。


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