Blockchain dan Prinsip Pengecualian Pauli

Masalah Pengeluaran Ganda

Whitepaper Bitcoin asli meletakkan dasar untuk Blockchain. Secara abstrak, Satoshi Nakamoto menguraikan salah satu aspek revolusioner dari teknologi baru ini.

Kami mengusulkan solusi untuk masalah pengeluaran ganda menggunakan jaringan peer-to-peer

Saya ingin memulai dengan memberikan gambaran singkat tentang komponen signifikan dari sistem Blockchain seperti yang diuraikan dalam makalah mani ini. Saya kemudian ingin melihat kesamaan yang aneh antara teknologi ini, dan hukum alam yang mendasar: Prinsip Pengecualian Pauli.

Bayangkan saya memiliki selembar kertas yang berisi semua pertukaran moneter antara sekelompok teman. Saya memberi nomor mereka berdasarkan urutan kejadian, dan meminta pihak yang bertransaksi untuk menandatangani nama mereka di sebelah transaksi mereka sebagai verifikasi. Beberapa masalah sudah jelas. Idealnya, sebagai penjaga daftar ini, tugas saya adalah memeriksa bahwa tidak ada orang yang melakukan lebih banyak transaksi daripada yang diizinkan saldo mereka, memastikan mereka tidak menghabiskan dua kali uang mereka. Namun, sebagai satu-satunya penjaga dokumen ini, saya dapat dengan mudah menambahkan garis transaksional sesuai keinginan saya.

Teknologi Blockchain menghilangkan otoritas pusat (saya) dengan memberikan setiap anggota yang bertransaksi salinan daftar transaksi mereka sendiri. Masalah lain muncul - bagaimana kita memastikan bahwa setiap orang memiliki salinan buku besar yang sama? Selanjutnya, bagaimana kita menambahkan transaksi ke satu salinan dan memastikan semua yang lain diperbarui dengan benar secara real time? Mengapa saya tidak bisa mengedit salinan saya dan memberikan diri saya uang gratis?

Karena tidak ada otoritas pusat - seluruh jaringan perlu menyepakati satu sejarah transaksi. Ia melakukannya dengan cara berikut: setiap anggota jaringan terdistribusi menerima daftar transaksi. Sejumlah tertentu dikumpulkan ke dalam blok dan bukti kerja dihitung oleh node dalam jaringan. Buku besar bahwa seluruh jaringan akan percaya sebagai yang asli adalah satu dengan pekerjaan komputasi paling dimasukkan ke dalamnya.

Gagasan kerja ini dapat dianggap sebagai menemukan solusi yang sulit untuk teka-teki matematika. Pekerjaan komputasi secara intrinsik terkait dengan setiap blok transaksi, setiap blok berisi beberapa bagian dari blok sebelumnya di dalam (blok dirantai). Ini berarti bahwa jika Anda ingin kembali dan memalsukan transaksi lama - Anda tidak hanya harus mengubah transaksi tertentu, tetapi mengulang semua pekerjaan sampai blockchain Anda selama yang asli. Hanya kemudian seluruh jaringan peer-to-peer percaya bahwa buku besar Anda adalah nyata. Namun, proses ini benar-benar tidak mungkin dilakukan karena jumlah pekerjaan yang diperlukan akan sangat besar. Selain itu, saat Anda sibuk meretas, Blockchain yang asli terus bertambah besar sehingga milik Anda tidak akan pernah punya waktu untuk mengejar ketinggalan. Whitepaper menguraikan konsep ini secara ringkas:

“Jejak waktu jaringan bertransaksi dengan mengaitkannya ke dalam rantai proof-of-work berbasis hash yang sedang berlangsung, membentuk catatan yang tidak dapat diubah tanpa mengulangi proof-of-work. Rantai terpanjang tidak hanya berfungsi sebagai bukti dari urutan peristiwa yang disaksikan, tetapi bukti bahwa itu berasal dari kumpulan kekuatan CPU terbesar. "

Prinsip Pengecualian Pauli

Hampir sepele untuk menunjukkan bahwa tidak ada dua hal yang sama sekali identik. Bahkan dalam proses pembuatan yang sangat optimal, cacat kecil selalu ada untuk ditunjukkan oleh mata yang cerdas. Namun, dalam dunia kuantum mikroskopis, segalanya berbeda. Elektron benar-benar identik, dengan cara yang tidak ada objek makroskopis. Tidak ada cara untuk membedakannya. Teori medan kuantum modern membuat ini koheren, dengan menjelaskan bahwa elektron partikel hanyalah mode getaran bersemangat dari bidang yang mendasarinya.

Tidak ada dua fermion yang dapat memiliki keadaan kuantum yang persis sama

Ini adalah pernyataan dari prinsip Pengecualian Pauli yang ditemukan di salah satu teks kuantum sarjana saya. Status kuantum dilambangkan dengan konfigurasi bilangan kuantum tertentu. Angka-angka ini mewakili hal-hal seperti putaran, momentum sudut dan parameter lainnya. Fermion adalah kelas partikel elementer tertentu yang dimiliki elektron. Parameter putaran untuk fermion terbatas pada nilai setengah bilangan bulat, sedangkan kelas lain dari partikel elementer, boson, memiliki nilai bilangan bulat untuk putaran.

Sederhananya, prinsipnya mengatakan bahwa untuk setiap dua elektron, bilangan yang menunjukkan keadaan kuantumnya tidak akan pernah sama. Ini bukan aturan ad hoc yang dirumuskan oleh Wolfgang Pauli - tetapi konsekuensi yang muncul dari aturan mekanika kuantum. Dalam dunia makroskopis, kita dapat menunjukkan keadaan sesuatu dengan menentukan posisi dan momentumnya (sebagai fungsi waktu). Dari kondisi ini, kita dapat menghitung apa yang akan dilakukan objek kita di semua momen mendatang. Namun dalam dunia mikroskopis, negara diwakili oleh vektor negara. Kami tidak dapat menentukan secara pasti posisi atau momentum partikel (sebagaimana ditentukan oleh Prinsip Ketidakpastian Heisenberg), sehingga keadaan ini tidak mengandung fakta pasti dan deterministik dari masalah tersebut. Ini berisi semua informasi probabilistik yang berkaitan dengan situasi. Prinsip Pengecualian Pauli adalah konsekuensi dari bagaimana kita menulis vektor keadaan untuk sistem multi-partikel elektron. Jika ada dari elektron-elektron ini yang memiliki semua bilangan kuantum yang sama - keadaannya tidak masuk akal.

Kelimpahan dan Kekurangan

Setelah pencerahan, banyak guru Zen datang dengan ucapan tunggal untuk merangkum totalitas pengalaman mereka. Berikut adalah salah satu dari banyak frasa Dogen:

Jatuhkan tubuh dan pikiran - lompati dari kelimpahan dan kekurangan

Melompati kelimpahan dan kekurangan - sungguh pemikiran yang membingungkan! Kita ada di dunia dalam dikotomi ini, namun Dogen mendesak kita untuk melangkah lebih jauh. Dengan melampaui - maksudnya merangkul sifat yang saling menembus dari dua hal yang bertentangan ini. Perumusan blockchain dan Prinsip Pauli menjelaskan apa yang dimaksud.

Kami memiliki dua aturan global: satu yang mengatur alam semesta, dan satu yang mengatur sistem. Satu diciptakan, yang lain ditemukan.

Bagaimana Anda mengatasi masalah pengeluaran ganda?
Bagaimana Anda memastikan tidak ada dua fermion dalam keadaan kuantum yang sama?

Prinsip Pengecualian Pauli muncul dari mekanika kuantum - kita tidak perlu memastikan bahwa partikel mematuhinya karena itu merupakan konsekuensi dari ilmu pengetahuan kita sebelumnya. Tidak ada elektron yang tidak jujur ​​- tidak satu pun dari mereka akan menyelinap ke dalam keadaan kuantum yang sama satu sama lain. Prinsip ini merupakan aspek yang tidak terpisahkan dari elektron. Itu memberi kita batasan, kekurangan. Misalnya, tidak mungkin ada elektron tak terbatas di kulit valensi (kulit terluar) atom. Justru karena kekurangan inilah kita memiliki banyak molekul di dunia. Fakta ini sendiri memunculkan tabel elemen periodik, dan mekanisme internal bintang.

Masalah pengeluaran ganda adalah contoh intuitif, hampir dangkal dari keseimbangan antara kelimpahan dan kekurangan. Anda tidak ingin seseorang membelanjakan koin yang telah mereka habiskan - ketika mereka kekurangan, Anda tidak ingin mereka secara keliru mengklaim kelimpahan. Di sinilah hal-hal menjadi menarik dan di mana blockchain mulai mencerminkan alam. Bukti kerja tidak dapat dipisahkan dari blok, sistem dihubungkan bersama dengan cara bahwa perubahan lokal (upaya untuk mengubah transaksi secara jahat) memiliki efek global (Anda harus mengulang setiap blok sebelumnya). Demikian pula, mengubah keadaan kuantum elektron dalam sistem kecil (perubahan lokal) memiliki efek global mengubah vektor keadaan seluruh sistem. Jenis keterkaitan yang tidak terpisahkan ini tidak hanya menuntut kepatuhan pada suatu prinsip - tetapi mengharuskannya. Saya pikir inilah yang dimaksud Dogen ketika dia menggambarkan melompat jauh dari kelimpahan dan kekurangan. Kita tidak akan pernah bisa hidup tanpa polaritas - tetapi merangkul relasionalitas mereka adalah yang memberi kita kekayaan sejati.

Mengamati bagaimana fungsi alam adalah cara yang baik untuk menemukan inspirasi bagi kreasi kita sendiri. Ketaatan terhadap ketaatan dan otomatis pada aturan adalah ciri khas dari alam - dan Blockchain telah berhasil menggunakan kembali teknik ini.

Referensi

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

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

Teks Kuantum: Pengantar QM oleh Griffiths - Prinsip-prinsip QM oleh Shankar