区块链的新生：从数学区块链到数理区块链——重新解读普朗克链条

陈义佳

（华中科技大学中国金融研究中心 湖北武汉 430074）

著名物理学家普朗克1934年在他的《世界物理图景的统一性》一文中指出：科学是内在的整体，它被分解为单独的部门，不是取决于事物的本质，而是取决于人类认识能力的局限性，实际上存在着由物理学到化学，通过生物学和人类学到社会科学的连续性链条。1944年奥地利物理学家薛定谔提出“生命以负熵为生”，1948年香农发表《通讯的数学理论》，提出信息熵等理论，1953年美国生物学家沃森和英国生物学家克拉克共同提出DNA双螺旋模型，科学不断地向“普朗克链条”迈进。

2009年1月李幼平院士提出：信任，尤其是让原本互不信任的各方都“不得不信”，需要拿出“真实、唯一、可信”的数学证明+物理证明。时间是单调函数，过去了的永远不会再来，空间是确定函数，不会被重复占有。只有时间+位置才具备“确定无疑”的排他性或唯一性，无人可以推翻，所有人都“不得不信”。

2015年10月，《The Economist》刊登题为《信任机器－比特币背后的技术如何改变世界》的文章，诞生在2009年中本聪的比特币和其背后支持的技术：区块链，只满足于基于哈希函数的数学证明，缺失物理证明，由于是异步时态、差错重传等技术局限，只能在局部实现了人类社会的信任。

2018年中国颁布国家标准《统一内容标签》（UCL，GB/T35304-2017），用“人、事、物”三个要素表达一个“事件”，添加与该事件捆绑的时间空间两个要素，整合为“人、事、物、时、空”五要素，在五要素分别用PKI获取匿名基础上，再对整合后的五要素第二次匿名，保证保护个人隐私与保护个人权益两不耽误，同时也满足2018欧盟《通用数据规范》（GDPR）要求。UCL明确借助“物理独立、逻辑互补”的“数理双自洽”方法保护隐私与权益，并试图把保护范围扩大至万事万物。

区块链新生，在于用哈希变换带来的数学自洽，增加通过三个卫星就可以确定时空位置，从而帮助完成区块链的物理自洽，形成数理双自洽，突破不可能三角，添加UCL“语义自洽”功能，拓展信任通证概念成为一种安全、可信、隐私的内容标签，完成信任机器的建造。我们称新生后的区块链为数理区块链。

图1 数学区块链与数理区块链对比

数理区块链将是一个去中心化到中心化，再到去中心化的一个循环往复的过程，而这个过程将开启区块链应用的无限空间，天下大势，合久必分，分久必合。合－分－再合－再合－再再分－再再合……，以致无穷。裂变－聚变－再裂变－再聚变……n微秒后，结束全过程。中心化－去中心化－再中心化－再去中心化－再再中心化……以致无穷。如果人们只满足于免费的去中心化，不追求再中心化，区块链到此打住，普朗克链条到此打断，区块链创建人类共识目标，死棋无疑。

数理区块链以促进人与人，自然与自然的“互相信任”为目标，发行“基于真实性/唯一性/可信性的普适证明”，我们把它表达为“通证”。这种证明之所以做到互不信任的各方都无法推翻，“放之四海皆准”，是因为它是一种纯客观的证明，证明过程始终无人参加，严格防止主观因素介入，我们称为信任通证（Trust Token）。

信任通证（Trust Token）解决了数字资产本身的信任问题，虽然数学区块链也试图通过数学的方法解决了数字资产在流通过程的信任问题，但没有解决数字资产在发行时候的信任问题，信任自洽需要数学、物理和语义三方面共同的自洽才能完成，当数字资产从一开始就解决信任问题的时候，其实也就是价值互联网时代的到来。

不能简单地认为数理区块链就是数字区块链+IoT的组合，IoT技术解决了人与物，物与物之间的信息沟通问题，将数据实时地传输到数字区块链上进行存储，从而解决数据信任问题，但是IoT技术没有解决物理自洽问题，就无法从一开始就确保数据的真实性问题。

数理区块链在智慧城市、民生领域，金融领域将开启一个全新的应用空间和方式，智慧城市通过数理区块链从源头上通过数理两个维度确保上链数据的准确性和真实性，同时减少数据冗余存储，实现绿色低碳，满足碳中和目标；在民生方面，比如时间银行，鼓励年轻人在年轻的时候多为老人服务，数理区块链发行的TrustToken真实的记载了年轻人的时间和行为，并且转换为数字通证，不仅解决信任问题，还可以用于其他服务，比如兑换老年服务，公寓及健康体检等；在金融领域，比如数据信托，信托机构对于数据本身的滥用通过数理区块链得到很好的解决，数据是否转移到“中立国”，运算后删除都可以得到可信的证明。

随着人类社会将从信息互联网向物联网（internet of thing），终端节点总数由“人人上网”的百亿级增加到的万亿级别。那么目前的高能耗高带宽模式必将走向低能耗高减熵模式，比特币的POW共识机制更不可持续，数理区块链更加发挥优势。一方面，广播模式带来的贪婪跳转最大限度的减少信息传递带来的网络能耗；其次，每一个新增节点都能“自证可信”，从源头上阻止拜占庭攻击，用卫星网的“确定时延”，治理地面网的“不确定时延”，更加彻底地解决网络安全问题。最后，通过节能的静默终端实现“按需启动”，最大限度减少能耗。

北斗短信发明之后，全球涉及各种人、事、物的任意物理数据，在添加时间空间标签之后，又可以在同一中心（卫星）上重新集结，形成全球“真实、唯一、可信”的统一物理图景，接近于1934年普朗克梦寐以求的“人类统一物理图景”的普朗克链条。