比特币的永恒之战：与熵作斗争，在秩序与混乱的边界崛起

比特币如何在秩序与混乱的边缘茁壮成长？本文带你了解为什么比特币网络体现了永恒的生命之战、与熵的斗争、秩序与混乱边缘的战斗。

比特币正在发挥作用，无论你怎么想，毫无疑问，它确实在发挥作用、成长和生存。即使世界上大部分地区处于停滞状态，比特币网络仍会继续每 10 分钟产生一个区块。

比特币之所以起作用有很多原因：博弈论、经济激励、密码学、完美的工程和弹性网络层。要杀死比特币是非常困难的，而击败比特币就像杀死一个存在于数百万爱好者心中的想法。

首先，在全球范围内关闭互联网是非常困难的；其次，比特币可以超越互联网。任何可以传输数据的设备都可以用来传输比特币交易。比特币只是一个账本，上面的所有数据都只是信息。令人费解的是，为什么比特币网络体现了永恒的生命之战，与熵的斗争，一场处于秩序与混乱边缘的战斗。

要了解这场混乱的战斗，以及比特币如何因这场斗争而繁荣，对熵、随机性和信息概念的简要讨论可以帮助您理解。这些概念是相关的，它们在比特币的生存斗争中扮演着相当重要的角色。

熵

在计算中，熵可以用来衡量数据源的随机性。一般来说，在密码学，尤其是比特币中，一个好的熵源可以保证安全。如果个人私钥的熵（又名种子短语）搞砸了，很快你的比特币就会变成我的比特币。

熵是一个更复杂的概念，一般来说，它描述了一个对象的随机性或可压缩性。

· 高熵：随机性

· 低熵：规律性

或者用 Tsachy Weissman 的话来说：

· 高熵：不可压缩

· 低熵：可压缩性好

熵有复杂的公式和许多定义明确的定义。这个概念在经典热力学、统计热力学、量子统计物理学、有序与无序、生命、天体物理学等领域都有应用。它也是衡量不可逆性的指标。

在比特币中，存在一定概率的可逆性和不可逆性。如果足够多的人具有显着的哈希能力，则可以撤销交易。比特币不是绝对不可逆的，最终的结算交易也不一定是最终的，有一定的概率可以逆转。逆转的概率可能是天文数字（意味着逆转的概率极低），但最终结算不存在，比特币也不存在。中本聪共识禁止逆转交易。

“热力学第一定律，也称为能量守恒定律，指出在孤立系统中能量不能被创造或破坏。第二定律指出，任何孤立系统的熵总是在增加，并且第三定律指出，当温度接近绝对零时，系统的熵接近一个常数值。”

——克努特·斯万霍姆

在比特币中，熵很重要，因为：

1.秘密信息应该由高熵数据源产生

2.新块在本地逆熵，即从混乱中创建秩序

3.比特币的安全模型依赖于混沌过程

4.验证依赖于确定性过程

5.每个人都可以验证结构化数据

6.没有人能猜出随机数据

以上六点对每个人来说都是绝对正确的，但事实是微妙的：它本质上是概率性的，所以理论上可以猜出一个私钥丌币挖矿，就像理论上你可以在一毫秒内找到十亿个有效块一样。

抛开繁琐的细节，让我们从简单的开始。一般来说，如果你有两个硬币，这个系统的熵是2。例如：你可以用两个比特来描述整个系统：00、01、10、11。

2 位熵

同时翻转两个硬币，你得到一个反面，无论如何，正面或反面，恰到好处。如果你掷的硬币是均匀分布的，那么每种组合的概率是 25%。想象一下，如果一个系统可以同时掷出数百个硬币，那么您就有了一个可以用来生成私钥的系统。

随机性

随机性是密码学的基础。所有秘密通信的基础是某种形式的信息不对称：知道潜在的窃听者不知道的事情。

绝对机密的秘密就像绝对机密的密码：随机生成，即密码来自高熵数据源。

随机噪声，你能看出这张图片包含多少信息吗？

如果消息被“完全”加密，窃听者无法区分所说的内容和随机数据。这就是适当的加密所做的：你想隐藏所说的话，如果可能的话，甚至是一些重要的话。

·“好”随机性：不可压缩/高熵/秘密/安全。

·“坏”随机性：可压缩/低熵/可猜测/不安全。

比特币本身不使用加密，整个账本的设计是公开透明的，任何人都可以对系统进行审计。比特币使用加密签名和加密散列，两者都产生准随机结果。如果您知道密钥，您可以解锁一些令牌（使用密钥），向区块链添加一个新块（使用您发现的随机数），或证明您的身份（通过签署消息，至少证明您控制一个或多个键）。

只有你知道你的私钥，只有成功的矿工才能找到下一个区块的随机数。这就是信息不对称以及比特币的工作原理。

所有密码系统都因信息不对称而起作用。令人费解的是，正确加密的数据与随机数据无法区分。否则丌币挖矿，窃听者可能能够辨别出加密的消息，进而证明所使用的加密技术并不完美。

信息

究竟什么是信息？

人们常说比特币在热力学上是安全的。虽然这是真的，但请深入挖掘。热力学稳定性究竟是什么意思？

这意味着，据我们所知，改变宇宙中的事物需要能量。 “改变事物”意味着改变宇宙中的任何事物，并且需要“使用”能量，投入一些工作来完成改变。

搬椅子？你必须投入一些工作。种一棵树？您需要阳光的帮助才能将二氧化碳转化为木材。操作任何保存数据的设备都需要电源。存储结果？无论您使用何种介质，您都需要能量来管理（和保护）原子以存储结果。

比特币主要存在于信息领域，与所有其他信息系统一样，它需要物理介质来存储和处理信息。所以如果你改变比特币中的信息，你实际上改变了现实世界中的一件事。无论是固态驱动器、U 盘、硬盘驱动器、光存储介质还是其他任何东西都没有关系。

改变事物，即翻转位，需要能量，这是所有计算的基本难题。这就是为什么计算机在进行大量“思考”时会产生很多噪音和发热的原因，计算机科学专业的学生必须学习大 O 表示法，而软件公司尤其喜欢提出有关它的问题。从0变成1需要做功，不管做多快，还是会消耗一些能量。根据物理能量守恒定律，翻转一点是功，需要能量。

比特币利用了难以计算的问题和指数级难以计算的问题之间的差异。

回到最初的问题：信息到底是什么？

分类颜色。这张图片包含多少信息？

信息涉及知识和意义，是未知的对立面，数据中信息的对立面是随机性。也就是说，如果您无法理解某些数据，那对您来说是随机的。

· 机器可读信息：可压缩。

· 废话：不可压缩。

借用 π 可以说明这一点：π=3.141592653589793... 可以“压缩”为 π，或圆的周长和直径。

如果您是一名计算机程序员，请这样想：我可以编写一个计算机程序来生成我想要传达的信息吗？ （这就是我所说的“可压缩”。）

简而言之：机器可读的信息和无意义的信息、秩序和混乱、信息和随机性有着错综复杂的联系。可以说，它们是同一枚硬币的两个面，两个概念通过熵联系在一起。

信息等于结构，结构受益于冗余。自然界中最古老的结构已经适应通过进化生存，其根源在于 DNA，双链相互缠绕形成双螺旋。使 DNA 能够生存和繁殖的对称和冗余信息嵌入在 DNA 的进化过程中：DNA 的复制机制依赖于这种冗余结构，由于纠错，需要四个碱基而不是两个碱基。基地。

相比之下，比特币很简单：一个链，两个比特，没有纠错（信息被完美复制）。就像 DNA 一样，让比特币生存（和繁荣）的因素嵌入在复制过程中：寻找新区块的混乱竞赛开始了，区块在网络上被复制，软件被复制到尽可能多的节点（和账本）上。当我们谈论比特币时，修复错误意味着它还活着。比特币网络每 10 分钟心跳一次以验证自己。这也是为什么比特币非常强大的原因，它是为了生存而设计的。

在比特币中，高熵信息通常是保密的。顾名思义，私钥保证是私有的，并且只对个人可见。你刚刚计算的那个随机数，也代表你在挖掘一个新区块时所做的工作量，通常是保密的。你不想让你的对手知道哪些随机数产生了无效块，所以跳过随机数计算。

左边代表混乱，右边代表秩序。

比特币使用秩序和混乱来创建一个在这两个极端之间发展甚至繁荣的系统。它利用信息不对称和巧妙的激励结构，发起一场全球性的竞赛，寻找比特币的秘密。

那么哪些流程是有序的，哪些流程是混乱的？比特币如何在秩序和混乱的边缘成长？见下文。

在秩序与混乱之间摇摆

是什么推动了比特币网络？答案可能不止一个。真正驱动比特币网络运行的是全局时钟：区块时钟，每个区块都是一个时间单位。

目前，我们称之为出块过程挖矿，因为每挖出一个有效区块都会产生新的比特币，我们称之为“区块奖励”，是一种引导网络发展的激励机制。

比特币在秩序和混乱之间的某种意义上“生长”：寻找新区块是一个混乱的过程，会产生一个非常有序的交易列表：比特币区域区块链，也称为分类帐。

从“寻找新区块”的角度来看，现在还很早，只有 10 年的生产时间，区块奖励将持续到 2140 年左右，这意味着我们处于 13% 的比特币发币阶段：奖励时代。

中本聪无疑知道比特币是一场漫长的比赛。为新区块产生比特币奖励只是比特币游戏的一个阶段。整个比特币有 6,930,000 个区块。按平均出块时间10分钟计算，奖励期限可长达131年。

2019：比特币奖励阶段的早期阶段

总有一天，矿工的收入将主要来自网络费用市场，正如 Dan Held 在比特币的安全性中出色地论证的那样，在 2020 年至 2140 年之间的某个时间点，要么网络费用接管市场，要么比特币死了，或者一些博物馆的计算机不顾损失地寻找新的块。

2140 年之后，比特币“挖矿”可能仍会被谈论，即使矿工不会生产新的比特币。 2100 万比特币，约 2,099,999,997,690,000 satoshis，将全部被开采。现有的代币池不再将新的比特币添加到流通中。

矿工仍会努力寻找新区块，但这些新区块的交易历史会很长。矿工在 coinbase 交易中用新的比特币奖励自己，在 100 个区块后花费这些比特币的日子已经一去不复返了。

5000 年后比特币还会存在吗？它最终会取代黄金成为人类事实上的货币吗？不可能知道，但重要的信息很难抹去。比特币有望长期存在，就像古代经文和宗教文本一样。它只是传达超越印刷媒体生命周期的信息。

当然，我希望在此之前发生诸如超比特币化（比特币停用现金）之类的事情。将会有一个循环的比特币经济，比特币银行在世界各地结算巨额交易。普通公民，或者拥有货币主权的人，比特币的底层会被你我这样的人使用。

了解了比特币的发展阶段、顺序、信息、随机性、熵等概念后，我们来看看比特币的一些概念。视觉上的区别：从混乱（左）到有序（右）。

比特币在秩序与混乱之间演化。

虽然秩序和混乱有一定的框架，但它既不精确也不普遍适用。比特币的核心是在秩序与混乱之间生存、成长和繁荣。

思考以下概念：

· 私钥：具有极高随机性的混沌信息。完全机密的机密信息，最高熵意味着最高安全性。如果私钥不是随机分布的，那么安全性就有问题了。

· 随机数：信息混沌，随机性高。随机数是一个特定的数字。矿工们一直在竞争，以寻找下一个可以产生有效区块的随机数。可能有多个随机数符合条件，但整个挖矿过程只寻找一个随机数。

· 新区块（广播前）：新发现的区块是混乱过程的结果。广播前的区块可以理解为秘密信息。新区块不确定，多个区块可能同时汇聚到区块链前端。最好的选择是立即将新区块广播给所有人，获得奖励。仅当您是攻击者时才会阻止广播。

· 链端：链端也是一种通过混沌过程产生的有序状态。链端可能是不确定的，一个版本的链端幸存下来，失败的链端成为孤儿。链侧收集到的所有信息都可以验证，链侧反映了比特币的当前时间。

· 孤儿：孤儿是比特币区块链中的自然排序过程。

通常会丢弃一些有效块。如果几乎同时发现两个有效区块，一场概率性的生死战就开始了。随着时间的推移，只有一个区块会获胜，失败的区块将成为孤儿。

· 未确认交易：更容易验证的有序结构。未经确认的交易可能有效或无效。通过经济激励，鼓励矿工将有效交易打包成区块。打包块是一个概率性的、市场驱动的过程。无效交易将被丢弃。

· 淹没块：指曾经由混沌过程产生的有序结构。重组埋藏区块的可能性呈指数增长。例如：如果每个区块有 50% 的概率重组，那么 6 个区块重组的概率为 1.5%。每个区块的实际概率接近0.31%，6个区块的实际概率接近0.0000000000008875%。

· 确认交易：易于验证的有序结构。有一定的不可逆概率，取决于区块的高度。一笔交易一旦被确认，在区块链中埋藏的越深，被逆转的可能性就越小。

公钥：扩展公钥（xpub、ypub、zpub）由随机种子（私钥）生成。

· 出块时间：比特币网络平均每 10 分钟发现一个有效区块。当以块为单位测量时，比特币的心跳非常有规律。虽然人类的时间是有规律的，但挖矿是一个寻找概率的过程，区块可能迟早会被找到。

难度调整：虽然难度调整是一个极其有序的过程，但如果算力发生剧烈变化（如 2017 年 8 月备受争议的 bcash 硬分叉），就会变得混乱。难度调整基于出块时间，这只是概率上接近人类时间。

· 比特币供应量：比特币从一开始就定义了比特币的总供应量。新比特币的发行嵌入在比特币的共识代码中，几乎不可能改变。

· 整个账本，深埋区块（又名比特币区块链）：是一个有序的、连续的、链端非常清晰的结构，每个人都可以验证。

· 账本验证：验证是一个有序且持续的过程。验证的结果是每个块的简单布尔值：值是否正确，是否有效。每个节点独立达到相同的区块高度，达成中本共识。

以上所有机制都回答了“这是一个真实事件吗？”这个问题。用“是”或“否”。

整个比特币区块链的作用是决定什么时候发生在谁身上。每个人有多少钱？如何获得金钱？无论如何，任何人都可以审计交易并得出一致的结果。

简而言之，比特币利用混沌过程（挖矿、私钥生成）和信息不对称（广泛共享的公共信息、完全私密共享的秘密信息）来构建结构化、有序、永久的性记录，每个人都可以对记录进行审计和验证。

这就是比特币，这就是中本聪共识，这就是创新，这就是为什么比特币是地球上有史以来最完美、最强大的货币。

您可以称比特币为开源、无许可、无国界、中立、抗审查、开放、完整、脆弱等等。

我称之为生活，我们都称之为比特币。