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斯坦福大学终(zhōng)身(shēn)教授张首晟:区块链最核心的(de)理念(niàn),必(bì)然是「 In Math We Trust 」

2018-6-14 16:04

来源: 大数(shù)据文摘

熵,自然界的共识机(jī)制(zhì)


在(zài)人类(lèi)社(shè)会要达到共识是非常难(nán)的(de),好像只有中央银行才能做。但(dàn)是自然界有(yǒu)没有达到共识的机制?

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很多同(tóng)学都会在冰箱上面用磁铁贴(tiē)一张照片。磁铁(tiě)为(wéi)什(shí)么能够吸在冰箱(xiāng)上?

不止是磁铁才有磁性,其实(shí)所有的物(wù)体都(dōu)有磁性(xìng)。所有物体(tǐ)都是电子组(zǔ)成的,每个电子就像一个小小的指(zhǐ)南(nán)针,有一个北极(jí),有(yǒu)一个南极(jí)。绝大(dà)多(duō)数电子的指南(nán)针所指的(de)方向,完全(quán)是随机分布的,所以电子(zǐ)自旋加起来就没有总的磁(cí)性。

但是自然界有一个非常非常奇妙的现象,在一种比较特殊的情况下,比如温度(dù)比较低,而且是在一些特殊的物体里(lǐ)面(miàn),所有电子(zǐ)都(dōu)同时指向同(tóng)一个方向,这就达到(dào)了共(gòng)识。他(tā)们没有中(zhōng)心化的(de)指挥,就说明他(tā)们是达到(dào)了共识。

共识是货(huò)币(bì)最核(hé)心的概念,就(jiù)是说(shuō),我们一定要(yào)有共识,才能够(gòu)用一个物品作为交换的媒介。但(dàn)是在自然界,好像不(bú)需(xū)要(yào)一(yī)个中央的(de)指挥(huī),这些完全没有(yǒu)意识的电(diàn)子就(jiù)能达到共(gòng)识。

大家仔细想一(yī)想,达到共识(shí)必须要付出(chū)代价。

我(wǒ)在教统计力学(xué)第一堂课(kè)的(de)时候,总(zǒng)是引用一句文(wén)学大(dà)师托(tuō)尔斯泰的话:

“幸福的家庭总(zǒng)是相似的(de),不幸的家庭各有(yǒu)不(bú)幸。”

比如同学们的寝室,绝大部分时间是很乱的。人类的(de)语(yǔ)言非常简单,我们只用(yòng)两个名词,整齐(qí)和乱,听上去好像50%的概率是整齐的,50%的(de)概率是乱的。但是仔(zǎi)细想想,乱有很多方法(fǎ),整齐只有一种整齐(qí)的办(bàn)法。

比如(rú)说寝室(shì)里面有一个牙(yá)刷、一双皮鞋、一只钢(gāng)笔。整齐的办法是钢笔放在书桌上(shàng),皮鞋应该放(fàng)在门口,只有(yǒu)这一种做法。乱的(de)做法(fǎ)有很多,牙刷放在门(mén)口(kǒu),皮鞋放在书桌上等等等等。乱的办法比(bǐ)整齐的(de)办法多得多,久而久之,如果每种(zhǒng)办法概率一样,乱的概率远(yuǎn)远大于整齐的(de)概率。

大自然有(yǒu)一个必然的趋势,随着时间的推进,越来越无序。无(wú)序的办法有很(hěn)多,有序(xù)的办(bàn)法只有一种。

大自(zì)然的趋势(shì)如果是越来越(yuè)无序的话,为什么这些(xiē)电子都要(yào)指向同(tóng)一个方向?这就引进(jìn)了「熵」的概念(niàn)。

熵(shāng)等于是在衡量一(yī)种排(pái)列组合。自然(rán)界(jiè)总是越(yuè)来(lái)越趋向(xiàng)于无序,不能达到(dào)共识。达到(dào)共识唯一的办法,就是把周围(wéi)搞得更乱一点(diǎn),把(bǎ)自己搞得整齐一点。

生(shēng)命就是这(zhè)种现(xiàn)象,生命是高(gāo)度有序的现象,但是生命必然会把周围(wéi)搞(gǎo)得更(gèng)加乱一点。

在有些系统(tǒng)里面,它可以自己变得比较(jiào)有(yǒu)序,把(bǎ)熵(shāng)排出去(qù)。总的熵还是在增加,但是自己的熵在(zài)减小,自己变得更加有序,达到了共(gòng)识。

到了生物的世界,也有同样(yàng)的现象。比(bǐ)如说单细胞的细(xì)菌,他们会同时做一些非(fēi)常有趣的(de)行为,比如说同时发出光来。一个细菌发出光来(lái)也不(bú)能看见周围,还要浪费掉很多能量,很不划算。所(suǒ)以看到周围细(xì)菌比较多的时候(hòu),大家(jiā)一起发光。

细菌(jun1)有一个(gè)相(xiàng)互(hù)交换的机制(zhì),每个细菌发出一些信息,周围(wéi)如果收(shōu)集到很多信息的时候,就代表周围的细菌比较多,大家马(mǎ)上决定(dìng),一起开始发光。这种机制在生(shēng)物世界也(yě)有,物理世界也有,我们看(kàn)到(dào)一(yī)个必(bì)然(rán)的趋(qū)势,使得我们知道有(yǒu)序是(shì)很(hěn)有价值(zhí)的(de)。

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