Blockchain és a Pauli kizárási elv

A kettős kiadási probléma

Az eredeti Bitcoin-tanulmány alapot adott a Blockchain számára. Az elvontan a Satoshi Nakamoto vázolja ezen új technológia egyik forradalmi aspektusát.

Javasolunk egy megoldást a kettős kiadások problémájára peer-to-peer hálózat segítségével

Először azt szeretném elkezdeni, hogy röviden áttekintjük a Blockchain rendszer lényeges alkotóelemeit, amint azt az e cikkben ismertetjük. Ezután meg szeretném vizsgálni a technológia és az alapvető természettudomány, a Pauli kizárási elv közötti furcsa hasonlóságokat.

Képzelje el, hogy van egy darab papír, amely tartalmazza az összes baráti csoport közötti pénzváltást. Számozom őket az események sorrendje szerint, és megköveteltem, hogy az ügyfelek ellenőrzésként aláírják a nevüket a tranzakcióik mellett. Néhány probléma nyilvánvaló. Ideális esetben, mint a lista őrzője, az a feladatom, hogy ellenőrizzem, hogy senki sem vesz-e el több tranzakciót, mint amennyit egyenlege lehetővé tesz, biztosítva, hogy ne kétszer költsék el pénzüket. Mivel azonban ennek a dokumentumnak az egyetlen birtokosa vagyok, saját belátása szerint könnyen hozzáadhatom a kivonandó tranzakciós sorokat.

A Blockchain technológia eltávolítja a központi hatóságot (én) azáltal, hogy minden tranzakciós tagnak megkapja a tranzakciós lista saját példányát. Egy másik probléma merül fel - hogyan biztosíthatjuk, hogy mindenkinek ugyanaz a példánya legyen ennek a főkönyvének? Továbbá, hogyan adhatunk hozzá tranzakciókat egy példányhoz, és biztosíthatjuk, hogy a többit valós időben helyesen frissítsük? Miért nem tudom csak szerkeszteni a példányomat és ingyen pénzt adni magamnak?

Mivel nincs központi hatóság - a teljes hálózatnak meg kell állapodnia egyetlen tranzakciós előzményekről. A következő módon jár el: az elosztott hálózat minden tagja megkapja a tranzakciók listáját. Ezek egy részét összegyűjtik egy blokkba, és a hálózat csomópontjai kiszámítják a működés bizonyítását. Az a főkönyv, amelyet az egész hálózat fog hinni, mint az igazi, a leginkább számítástechnikai munkával rendelkezik.

A munka ezen ötlete úgy tekinthető, mint egy nehéz megoldás megtalálása a matematikai puzzle-re. A számítási munka elválaszthatatlanul kapcsolódik az egyes tranzakcióblokkokhoz, minden blokk tartalmazza az előző blokk egy részét a benne (a blokkok láncolva vannak). Ez azt jelenti, hogy ha vissza akarsz menni és meghamisítani egy régi tranzakciót, akkor nem csak meg kell változtatnia az adott tranzakciót, hanem újra kell elvégeznie az összes munkát, amíg a blokklánca nem lesz olyan hosszú, mint az eredeti. Csak akkor a teljes peer-to-peer hálózat elhitte volna, hogy a főkönyve valódi. Ez a folyamat azonban teljes mértékben lehetetlen, mivel a szükséges munka nagy része csillagászati. Ráadásul, miközben elkísérelsz elrabolni, az igazi Blockchain mérete folyamatosan növekszik, így a tiédnek soha nem lesz ideje felzárkózni. A tanulmány tömören körvonalazza ezt a koncepciót:

„A hálózati időbélyegzőket a tranzakciók hash-alapú bizonyítékaként teszik be, és olyan rekordot képeznek, amelyet nem lehet megváltoztatni anélkül, hogy újra megmutatnák a munkát. A leghosszabb lánc nemcsak a tanúi események sorozatának bizonyítását szolgálja, hanem annak igazolását is, hogy a CPU-teljesítmény legnagyobb medencéjéből származik. ”

A Pauli kizárási elv

Szinte triviális rámutatni, hogy soha nem két dolog van teljesen azonos. Még egy rendkívül optimalizált gyártási folyamatban is vannak apró hibák, hogy az igényes szem rámutasson. A mikroszkopikus kvantum világ birodalmában azonban a dolgok másképp alakulnak. Az elektronok teljesen azonosak, oly módon, hogy nincsenek makroszkopikus tárgyak. Nem lehet különbséget tenni közöttük. A modern kvantummező-elmélet következetessé teszi ezt, leírva, hogy a részecske-elektronok csak egy mögöttes mező gerjesztett rezgési módjai.

Két fermionnak nem lehet pontosan ugyanaz a kvantum állapota

Ez a Pauli-kizárás elvének kijelentése, amely megtalálható az egyik hallgatói kvantumszövegben. A kvantumállapotot a kvantumszámok meghatározott konfigurációja jelöli. Ezek a számok olyan dolgokat reprezentálnak, mint a centrifugálás, a szögmozgás és más paraméterek. A fermionok az elemi részecskék egy bizonyos osztálya, amelyhez az elektron tartozik. A fermionok spin-paramétere fél egész számokra korlátozódik, mivel az elemi részecskék másik osztálya, a boszonok egész számú értékekkel rendelkeznek a spin számára.

Egyszerűen fogalmazva: az elv azt mondja, hogy bármelyik két elektron esetében a kvantumállapotot jelző számok soha nem lehetnek azonosak. Ez nem egy Wolfgang Pauli által megfogalmazott ad hoc szabály -, hanem egy következmény, amely a kvantummechanika szabályaiból fakad. A makroszkopikus világban meg tudjuk jelölni valami állapotát azzal, hogy meghatározzuk annak helyzetét és lendületét (az idő függvényében). Ebből az állapotból kiszámolhatjuk, hogy tárgyunk mit fog tenni minden jövőben. A mikroszkopikus világban azonban az államot egy állapotvektor képviseli. Nem tudjuk meghatározni a részecskék pontos helyzetét vagy lendületét (amint azt a Heisenbergi bizonytalanság elve diktálja), tehát ez az állapot nem tartalmaz az ügyben meghatározott, determinisztikus tényeket. Az esetleges valószínűségi információkat tartalmazza a helyzettel kapcsolatban. A Pauli-kizárási elv annak következménye, hogy hogyan írunk állapotvektoreket az elektronok több részecskével rendelkező rendszereihez. Ha ezen elektronok bármelyikének azonos kvantumszáma lenne - az állatok értelmetlenek lennének.

Bőség és hiány

A megvilágosodás után sok zen-mester különálló mondásokkal áll elő, hogy tapasztalataik egészét beágyazza. Itt van Dogen sok mondatának egyike:

Dobja el a testet és az elmét - menjen át a bőség és hiány hiányából

A bőség és a hiány hiánya - mi zavarba ejtő gondolat! Egy ilyen világban létezünk ebben a kettősségben, ám Dogen sürget minket, hogy lépjünk túl. Ha túllépünk - azt jelenti, hogy átfogja e két ellentét átjárhatóságát. A blockchain megfogalmazása és a Pauli alapelve világít rá, hogy mire gondol.

Két globális szabályunk van: az egyik irányítja az univerzumot, és az egyik a rendszer. Az egyik létrejön, a másik felfedezésre kerül.

Hogyan oldja meg a kettős kiadások problémáját?
Hogyan tudod biztosítani, hogy két fermion ne legyen azonos kvantumállapotban?

A Pauli kizárási elv a kvantummechanizmusból fakad - nem kell biztosítanunk, hogy a részecskék ragaszkodjanak hozzá, mivel ez korábbi tudományunk következménye. Nincsenek tisztességtelen elektronok - egyikük sem siethet ugyanabba a kvantumállapotba, mint egymás. Ez az elv az elektronok elválaszthatatlan aspektusa. Korlátozást és hiányosságot jelent nekünk. Például egy atom valenciahéjában (külső héjában) nem lehet korlátlan mennyiségű elektron. Pontosan ennek hiánya miatt rengeteg molekula van a világon. Ez a tény önmagában hozza létre az elemek periodikus táblázatait és a csillagok belső mechanikáját.

A kettős kiadási probléma intuitív, szinte banális példa a bőség és a hiány közötti egyensúlyra. Nem akarja, hogy valaki elkölt egy érmét, amelyet már elköltött - ha hiányzik, akkor nem akarja, hogy hamisan állítsák be a bőségét. Itt vannak olyan dolgok, amelyek érdekessé válnak, és ahol a blockchain elkezdi a természet tükröződését. A munka bizonyítása elválaszthatatlan a blokktól, a rendszert oly módon kapcsolják össze, hogy egy helyi változásnak (egy tranzakció rosszindulatú megváltoztatására tett kísérlet) globális hatása van (minden előző blokkot újra kell tennie). Hasonlóképpen, az elektron kvantumállapotának megváltoztatása egy kis rendszerben (egy lokális változás) a teljes rendszer állapotvektorának megváltoztatásának globális hatása. Ez a fajta elválaszthatatlan kapcsolat nemcsak az elv betartását, hanem szükségességét is megköveteli. Úgy gondolom, hogy ezt értette Dogen, amikor leírja, hogy megszabaduljunk a bőségtől és a hiánytól. Soha nem élhetünk a polaritás nélkül - viszont viszonyuk felkarolása az, ami valódi gazdagságot jelent.

A természet működésének megfigyelése jó módszer arra, hogy ihletet találjunk saját alkotásainkhoz. A szabályok nélküli bizalommentes és automatikus betartása a természet egyik legfontosabb jele - és a Blockchain sikeresen megújította ezt a technikát.

Irodalom

Fehér könyv: https://bitcoin.org/bitcoin.pdf

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

Kvantumszövegek: Bevezetés a minőségbiztosítási rendszerbe, Griffiths - A minőségbiztosítás alapelvei, Shankar