比特幣背後的諾貝爾獎（一）：普利高津和耗散結構理論

Posted on 28 Oct,2024
國際新聞
By 劉教鏈

來源：劉教鏈

前不久新一屆諾貝爾獎的頒發引起了一些熱議甚至非議。尤其是物理學獎和化學獎都頒發給AI，讓人直呼看不懂。有人說，應該給比特幣的發明者中本聰頒發一個諾貝爾獎。教鏈認爲，就算諾貝爾頒獎委員會給他發這個獎，中本聰應該也是沒有興趣去領獎的。

「比特幣是 1998 年戴維在密碼朋克中提出的 B-money 提案和尼克·薩博的‘比特金’(Bitgold)提案的實現。」—— 中本聰，2010年7月20日。《比特幣史話》第八章第30話。

很顯然，從上述這句中本聰曾經的發言中可以很明顯地看到，他對待比特幣這一新發明的態度是極其謙遜的，甚至並未將其稱之爲自己的“發明創造”，而僅僅是對前人發明的理論的一個“技術實現”而已。

對於中本聰這個人物，教鏈越研究越覺得不可思議。究竟是何等志向高潔之人，才能同時做到：隱姓埋名，不求名滿天下；義務勞動，不向他人索取一分錢資助；公平參與挖礦，但將或可問鼎世界首富的BTC持倉全部鎖死，一個不拋，舍棄潑天富貴；以一己之力完成發明創造，卻極其謙虛地歸功於戴維和尼克·薩博等密碼朋克先驅者，不圖一絲功績；離开之前，囑咐繼任者加文·安德森，不要強調中本聰這個形象，而是要把比特幣的成果歸功於廣大參與貢獻的社區开發者們，不求任何崇拜和懷念，寧可自己消失於歷史的塵埃、隱沒於人民大衆之中；……

我們對比特幣的理解還太過膚淺，以至於無法評判，它究竟應該因爲什么而獲獎。但是，教鏈在對BTC的研究中，越來越多地意識到，它的一些底層原理，是十分符合某些諾貝爾獎獲獎成果的理論的。有一些，教鏈曾寫進《比特幣史話》一書。在此，教鏈开闢一個系列，來談一談，比特幣背後的諾貝爾獎。教鏈希望通過這個系列，來說明一個問題，那就是，比特幣也許並不是值得諾貝爾獎某個單一獎項的理論成果，而是像中本聰說的，是數個諾獎級理論成果拱衛而成的實踐產物。

換句話說，比特幣是諾貝爾獎王冠上的明珠。未來，通過研究比特幣，也許還能誕生出更多的諾獎級成果出來。

作爲系列第一篇，教鏈要談的是1977年諾貝爾化學獎獲得者普利高津，以及他的耗散結構理論（Dissipitive Structures Theory）。

在教鏈的《比特幣史話》第六章第22話“耗散結構”中，曾經對普利高津的諾獎成果和BTC的關系做過簡要介紹：

書中段落已經清楚無誤地說明了，把比特幣系統理解爲一個耗散結構，那么我們就確切無疑地知道，工作量證明（PoW）乃是該系統自發秩序的源泉。

自發秩序的產物，就是比特幣區塊账本上所記錄交易的有序性。這個有序性意味着順序的單一歷史，也就是一個時鐘，一個全局一致的時間。

比特幣這個發明的起點，就是這個時鐘。所以，中本聰在比特幣白皮書第3小節“時間戳服務器”第一句話就寫道：「我們提出的解決方案從一個時間戳服務器开始。」

毫不誇張地說，比特幣這個發明，最本質上，是發明了一個時鐘。這個時鐘具有全局一致的時間，一種新的時間。

爲什么一切要從重新定義時間开始？因爲比特幣爲了實現全球交易數據的有序性，就不能依賴於任何外部世界的時鐘和時間進行定序。每一台計算機的時鐘都有可能發生偏差，這就會造成對於時間先後的爭議。更何況，蓄意作惡的人可以很輕松地僞造和謊稱自己發出交易的時間（外部世界時間）。

困擾計算機科學界長達幾十年的分布式系統理論中的所謂拜佔庭將軍問題以及FLP不可能定理，本質上不過是因爲無法定義出一個全局一致的內部時間而導致的問題和推論罷了。

因此，中本聰事實上解決了比拜佔庭將軍問題更底層、更根本的元問題。他在比特幣白皮書中甚至根本就沒有提及這些問題，也沒有引述任何這方面的文獻。但是他並非不知道該問題，因爲他在網友互動中明確解釋過，工作量證明就是拜佔庭將軍問題的解。具體可以閱讀《比特幣史話》第七章“拜佔庭將軍”，此處不再贅述。

泰山壓頂的問題，在中本聰面前輕若鴻毛，不值一提。

簡而言之，工作量證明確定了時間，時間確定了順序，順序確定了價值。

迷惑之處在於，去掉工作量證明，依賴外部世界時間，也可以定序，然後裝作確定了價值。但是，這個價值和工作量證明所確定的價值，完全不同。

這就需要講一點兒熱力學。

衆所周知，我們所在的宇宙，在熱力學層面上，有一個確定的演化方向，那就是混亂程度的不斷增加。比如，食物放久了就會腐敗，汽車开久了就會損壞，房間不打掃就會越來越亂，事物不整理就會越來越失去條理，等等。混亂程度在熱力學上有個名詞叫做“熵”（entropy）。

宇宙演化的方向是熵的增加，終點是熱寂，即，一切有序結構的毀滅，陷入完全混亂的狀態。

有一個例外，那就是“生命”（life）。

生命是宇宙總體熵增中的反常情況。生命在宇宙局部時空制造了熵減，形成了有序結構，這被稱爲自組織現象。

生命現象制造熵減違反了宇宙總體熵增的規律嗎？並不違反。因爲生命只能在局部空間、局部時間存在，而且它每形成一分熵減，就要在它的外部宇宙制造兩分的熵增。一分熵減，兩分熵增，總體上還是熵增，還是毀滅。

生命爲了維持自身生存，注定要以向宇宙索取更多的毀滅爲代價。本質上，每一個人，只要活着，就是在給宇宙造成更大、更劇烈的破壞。

宇宙以承受更大的熵增爲代價，給生命注入了“負熵”，讓生命得以在其自身內部獲得熵的減少，獲得自組織的有序性，獲得生存的延續。

這就是物理學家薛定諤說的：「生命以負熵爲食。」

後來，科學家們發現，在宇宙中還存在一些非生命體，也能夠源源不斷地從周圍環境中吸食“負熵”，以給外部環境造成破壞爲代價，獲得自身內部的自組織有序性。這樣的系統比如城市，國家，公司，等等。

比如一家公司，它不斷地招聘年輕的大學畢業生加入，作爲“新鮮血液”，同時也不斷地進行人員淘汰，把大齡員工輸送到社會上去，以此維持自身的活力和存續。這個行爲，其實很像人每天喫飯和排泄一樣 —— 雖然，這樣想，感覺對被喫的、被始亂終棄的每個人而言，是很悲涼的，但這就是公司這個利維坦維持自身生命力的本能和冷酷真相。

以上這些包括生命在內的，能夠通過吸食負熵而維持自身內部自組織有序性的系統——特別地，开放系統——被普利高津命名爲“耗散結構”。

普利高津獲得諾貝爾獎的研究成果，正是在於他對於非平衡熱力學和復雜系統的研究。他提出的“耗散結構”理論，幫助我們理解在遠離平衡的條件下，系統如何自發地形成有序結構。這有助於我們理解和描述开放系統中的自組織現象，對於理解許多自然和社會現象都具有重要意義。

很顯然，比特幣系統也是一個完美的“耗散結構”。它是去中心化的，开放的系統。礦工消耗巨大的電力，對外部環境釋放巨大的熱量，排放大量的熵，尋找工作量證明，把“負熵”吸入系統，造成內部的自組織有序性，湧現出時間和順序，並最終形成價值。

如果說系統失去了去中心化和开放性，就相當於把人的嘴用线縫死。那么拋棄了工作量證明，就相當於把人的胃和腸道切除，系統將無法吸收進食的食物（負熵）。

無論是失去進食，還是失去消化吸收能力，人都無法再繼續吸食負熵、對抗熵增，就必然內部腐壞，走向毀滅和死亡。

BTC拋棄工作量證明，相當於一個人切除自己的消化器官。結局就是活活餓死。

最愚蠢的想法，莫過於拋棄工作量證明。

以太坊在拋棄PoW（工作量證明）轉向PoS（質押證明）之後，相當於是動手術切掉腸胃，從此开始淨消耗之前儲存在身上的脂肪和營養物質存活。於是成功走上“減肥”的道路，效果十分顯著（LoL）！目前看來，當務之急是要在餓死之前，重建消化系統，不一定是PoW，可能是其他形式的消化系統。

工作量證明可能是迄今人類能找到的、去中心化程度最高的消化系統。其他所有的能夠消化吸收“負熵”的方案，教鏈猜測，都一定要比PoW更加中心化一些。

這就意味着，任何舍棄工作量證明的其他解決方案，其去中心化程度都必定更低，從而，其安全價值更低，也就注定了，不可能和BTC在價值存儲這個維度上進行競爭。

人類無法突破這個極限，因爲人類迄今還無法突破普利高津的耗散結構理論。人類無法突破熱力學的限制，就像人類目前還無法造出永動機一樣。

試圖舍棄工作量證明的計算和挖礦耗能，取代和挑战BTC，其難度應該大致等價於發明永動機。這就是教鏈從普利高津的諾獎成果中解讀出來的結論。