Blockchain i Pauli-ovo načelo isključenja

Problem s dvostrukom potrošnjom

Originalni Bitcoin whitepaper postavio je temelj za Blockchain. U sažetku, Satoshi Nakamoto ocrtava jedan od revolucionarnih aspekata ove nove tehnologije.

Predlažemo rješenje problema s dvostrukom potrošnjom pomoću mreže peer-to-peer

Želim započeti kratkim pregledom značajnih komponenti Blockchain sustava kako je izloženo u ovom seminarskom radu. Potom želim pogledati znatiželjne sličnosti između ove tehnologije i temeljnog prirodnog zakona: načela isključenosti iz Paulija.

Zamislite da imam papirić na kojem se nalaze sve razmjene novca između grupe prijatelja. Numeriram ih prema redoslijedu pojavljivanja, a od ugovornih stranaka tražim da potpišu njihova imena pored transakcija. Nekoliko problema je vidljivo. U idealnom slučaju, kao čuvar ove liste, moj posao je provjeriti da nitko ne sudjeluje u više transakcija nego što to dopuštaju, osiguravajući da ne potroše dvostruko svoj novac. Međutim, budući da sam jedini vlasnik ovog dokumenta, mogu lako dodati svoje oduzete transakcijske crte po vlastitom nahođenju.

Blockchain tehnologija uklanja središnje tijelo (mene) tako što svakom transakcijskom članu daje vlastiti primjerak popisa transakcija. Nastaje drugi problem - kako osigurati da svi imaju istu kopiju ove knjige? Nadalje, kako dodamo transakcije u jednu kopiju i osiguravamo da se sve ostale ispravno ažuriraju u stvarnom vremenu? Zašto ne mogu samo urediti svoj primjerak i dati sebi besplatan novac?

S obzirom da ne postoji središnje tijelo - cijela mreža se treba dogovoriti o povijesti jedne transakcije. To čini na sljedeći način: svaki član distribuirane mreže prima popis transakcija. Određeni broj njih se sakuplja u blok, a dokaz o radu izračunava se čvorovima u mreži. Glavna knjiga u koju će cijela mreža vjerovati kao stvarna je ona s najviše računskih djela.

Ovu ideju o radu možemo zamisliti kao pronalaženje teškog rješenja matematičke zagonetke. Računalni rad je suštinski povezan sa svakim blokom transakcija, svaki blok sadrži dio prethodnog bloka u (blokovi su lančani). To znači da ako se želite vratiti i krivotvoriti staru transakciju - ne samo da morate promijeniti određenu transakciju, već ponoviti sav posao dok vaš blockchain ne bude isti kao izvorni. Tek tada bi cijela mreža ravnopravnih računala vjerovala da je vaša knjiga stvarna. Međutim, taj je postupak potpuno neizvediv, jer bi količina potrebnog rada bila astronomska. Nadalje, iako ste zauzeti hakiranjem, pravi Blockchain neprestano raste u veličini tako da vaš nikad ne bi imao vremena nadoknaditi ga. Ovaj članak sažeto opisuje ovaj koncept:

„Mrežni vremenski žigi transakcija uvrštavaju ih u tekući lanac dokaznog rada temeljenog na hash-u, formirajući zapis koji se ne može promijeniti bez ponovnog ponavljanja dokaza o radu. Najduži lanac ne služi samo kao dokaz slijeda događaja, nego i dokaz da je potekao iz najvećeg skupa snage CPU-a. "

Načelo isključenja iz Paula

Gotovo je trivijalno naglasiti da dvije stvari nikada nisu potpuno identične. Čak i u izrazito optimiziranom proizvodnom procesu, sitni nedostaci uvijek su prisutni kako bi ih pronicljivi pogled mogao istaknuti. Međutim, u području mikroskopskog kvantnog svijeta stvari su drukčije. Elektroni su potpuno identični, na način da nema makroskopskih objekata. Ne postoji način da se razlikuju među njima. Suvremena teorija kvantnog polja čini ovo koherentnim opisujući da su elektroni čestica jednostavno pobuđeni vibracijskim modusima osnovnog polja.

Nijedna dva fermiona ne mogu imati potpuno isto kvantno stanje

Ovo je izjava o principu izuzeća Paula koja se nalazi u jednom od mojih preddiplomskih kvantnih tekstova. Kvantno stanje je označeno specifičnom konfiguracijom kvantnih brojeva. Ovi brojevi predstavljaju stvari poput zakreta, nagiba i drugih parametara. Fermioni su određena klasa elementarnih čestica kojoj elektron pripada. Parametar centrifuge za fermione je ograničen na vrijednosti pola integera, dok druga klasa elementarnih čestica, bozoni, ima cjelobrojne vrijednosti za centrifugiranje.

Jednostavno rečeno, načelo kaže da za bilo koja dva elektrona brojevi koji označavaju njihovo kvantno stanje nikada ne mogu biti isti. Ovo nije ad hoc pravilo koje je formulirao Wolfgang Pauli - već posljedica koja proizlazi iz pravila kvantne mehanike. U makroskopskom svijetu stanje nečega možemo označiti navođenjem njegovog položaja i zamaha (kao funkcije vremena). Iz ovog stanja možemo izračunati što će naš objekt učiniti u svim budućim trenucima. Međutim, u mikroskopskom svijetu stanje je predstavljeno državnim vektorom. Ne možemo odrediti točan položaj ili zamah čestica (kako je diktirao Heisenbergov princip nesigurnosti), tako da ovo stanje ne sadrži točne, determinirane činjenice o tom pitanju. Sadrži sve vjerojatne podatke koji se odnose na situaciju. Načelo isključenja iz Paulija posljedica je načina na koji pišemo državne vektore za višedijelne sustave elektrona. Kad bi bilo koji od ovih elektrona imao sve iste kvantne brojeve - stanja bi bila besmislena.

Obilje i nedostatak

Nakon prosvjetljenja, mnogi zen-majstori izlaze s jedinstvenim rečima kako bi ukucali ukupnost svog iskustva. Evo jedne od mnogih rečenica Dogena:

Odbacite tijelo i um - iskočite iz obilja i nedostatka

Preskačući obilje i nedostatak - kakva zbunjujuća misao! Mi postojimo u svijetu unutar ove dihotomije, ali Dogen nas nagovara da idemo dalje. Ako pređete dalje - znači prihvaćati prožimajuću prirodu ove dvije suprotnosti. Formulacija blockchaina i Paulijeva načela osvjetljava ono što se misli.

Imamo dva globalna pravila: jedno koje upravlja svemirom i jedno koje upravlja sustavom. Jedno je stvoreno, a drugo se otkriva.

Kako se rješavate problema s dvostrukom potrošnjom?
Kako osigurati da nijedna dva fermiona nisu u istom kvantnom stanju?

Paulijevo načelo isključenja izlazi iz kvantne mehanike - ne trebamo osigurati da se čestice pridržavaju toga jer je posljedica naše prethodne znanosti. Nema nepoštenih elektrona - niti jedan od njih neće se uvući u isto kvantno stanje kao jedan drugi. Ovo je načelo neodvojiv aspekt elektrona. Daje nam ograničenje, nedostaje. Na primjer, u valentnoj ljusci (vanjskoj ljusci) atoma ne može postojati neograničen broj elektrona. Upravo zbog ovog nedostatka imamo obilje molekula u svijetu. Sama ta činjenica stvara periodnu tablicu elemenata i unutarnju mehaniku zvijezda.

Problem dvostruke potrošnje intuitivan je, gotovo banalan primjer ravnoteže između obilja i nedostatka. Ne želite da netko potroši novčić koji su već potrošili - kada im nedostaje, ne želite da lažno traže obilje. Evo gdje stvari postaju zanimljive i gdje blockchain počinje odražavati prirodu. Provjera rada je neodvojiva od bloka, sustav je povezan na način da lokalna promjena (pokušaj zlonamjerne promjene transakcije) ima globalne učinke (morate ponoviti svaki prethodni blok). Slično tome, promjena kvantnog stanja elektrona u malom sustavu (lokalna promjena) ima globalni učinak promjene vektora stanja cijelog sustava. Ovakva neraskidiva veza ne zahtijeva samo pridržavanje nekog načela - već i nužno. Mislim da je to mislio Dogen kada opisuje preskakanje izobilja i nedostatka. Nikada ne možemo živjeti bez polariteta - ali prihvaćanje njihove relativnosti ono je što nam pruža istinsko bogatstvo.

Promatranje načina funkcioniranja prirode dobar je način pronalaska inspiracije za naše kreacije. Automatsko pridržavanje pravila bez povjerenja je znak prirode - a Blockchain je uspješno promijenio ovu tehniku.

Reference

Whitepaper: https://bitcoin.org/bitcoin.pdf

Objašnjenje Blockchaina: https://www.youtube.com/watch?v=bBC-nXj3Ng4&t=768s&frags=pl%2Cwn

Kvantni tekstovi: Uvod u QM od Griffiths - Principi QM-a Shankar