从黎曼、爱因斯坦到人类下一个节点:光谱高维区块链

今天,在世界范围引发“网络地震”的“黎曼猜想证明”事件满月了。世界之所以会为9月24日这一天“定格”,是因为菲尔兹奖和阿贝尔奖双料得主阿蒂亚爵士在这一天宣布他证明了“黎曼猜想”。而网络上更是盛传 “黎曼猜想”破解的后面是史诗级灾难,所有的区块链、数字货币以及银行金融体系都将遭到破解与毁灭。

一个月后的今天,世界还是那个世界,“黎曼猜想”依旧还是“猜想”,“证明”并未获得世界的认可,但阿蒂亚爵士最大的贡献是让“黎曼”这个人类的传奇走近了普罗大众的视野。牛顿曾经说:“如果说我比别人看得更远些,那是因为我站在了巨人的肩上”。按照牛顿的这种说法,黎曼毫无疑问正是支撑起爱因斯坦的那个巨人。

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多数世人并不知晓,对于黎曼来说“黎曼猜想”只是他在1859年“闲暇之余”随手丢下的一个猜想,而“几何”才一直是黎曼的主业,他创造了一种新的看待世界的方式——“高维概念”,爱因斯坦的相对论就是在黎曼几何的基础上发展出来的,而高维宇宙正是人类未来在现有宇宙崩溃的瞬间能够逃离灭亡劫难的可能途径。

在黎曼之前,人类对数学和空间的理解都来自古希腊数学家欧几里得的一本与《圣经》齐名的著作——《几何原本》(我们现在的中学教育所教的仍是欧氏几何)。

一只在直线上行走的毛毛虫只能前后移动,我们把直线叫做:一维空间;
一只蚂蚁可以在平面上前后左右移动,我们把平面叫做:二维空间;
一只鸟在我们的空间可以上下前后左右移动,我们的空间叫做:三维空间;
更高维度的空间在欧氏几何里是不存在的。

但是如果有人告诉你,多维空间(四维以上)的人,看着我们人类的身体、保险柜或房子时根本就是内外一目了然,就像刘慈欣的《三体》里描写的进入四维空间的人可以看到并触摸旁边人的五脏六腑那样,你会不会无法想象、或者毛骨悚然?

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1854年6月10,黎曼撰写出震惊世界的《论几何基础中的假说》,他打破了统治欧洲两千多年的欧几里得几何学说,提出了“高维空间”的数学理论,古典世界的学术边界被打破了,人类从此进入了新纪元。

数学界原来担心“高维”概念的出现,会出现可怕的矛盾,使现代科学的根基动摇,但黎曼发现,引入高维概念后,所有的自然规律不单没有矛盾,非常自洽之余,表述还简单了。由此,黎曼推断,电力、磁力和引力,都是由我们三维看不见的皱褶所引起的,“力”本身并不存在,它只是由几何畸变引起的明显结果,他于是着手研究表述这种思想的数学语言。

可惜,1866年体弱多病的黎曼就英年早逝了,年仅39岁。

这个先锋大胆的物理概念,要到半个世纪以后,另一位天才——爱因斯坦的出现,才完成了精确的理论模型和计算,它就是至今仍然统领我们的宏观世界一切物理规律的“广义相对论”。

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提起爱因斯坦,我们都会想到著名的公式“E=mc²”。爱因斯坦的侠义相对论,统一了“时-空”,也统一了“质-能”。完成狭义相对论之后的爱因斯坦,进一步思考“时空”与“质能”之间的关系,也就是狭义相对论所忽略的加速度,还有重力。

爱因斯坦重新思考关于光速的问题:光速会受重力影响吗?答案是肯定的,重力场会扭曲光线的行进路线。

但是,根据费玛最短时间原理,光线会采取两点之间的最短时间路径,爱因斯坦再次得出一个令人震慑的结论:如果我们可以观测到光线以曲线前进,那就意味着空间本身是弯曲的!(光以曲线前进这一预测,已经被后人的无数次实验反复证明。)

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伟大的爱因斯坦进一步得出结论:质能的存在造成周围时空的弯曲。

我们前面讲过,数学家黎曼早在1854年就提出了作用力与空间弯曲的关系,并提出了重力场论。爱因斯坦利用黎曼的研究成果,用数学形式表达了他自己的物理学新发现,这就是广义相对论(General Relativity)。

在狭义和广义相对论之后,爱因斯坦终其一生研究统一场论(Unified Field Theory ),简单说,就是试图寻找一个公式,能够同时描述光与重力。可惜,他最终没有成功。此后诞生的“M理论”被认为是最新的大一统理论模型,M理论认为:历史上五种不同的弦论在本质上被证明是等价的,它们可以从十一维时空的M理论导出。

为何要将所有自然力统一起来?一旦人类将所有的作用力整合成一个超作用力,这时会有什么突破。关于这一点,物理学家保罗戴维斯写到:“我们能够改变时空的结构,了解宇宙万物的来龙去脉,让物质变得井然有序。控制超作用力后,我们便能任意地组合与改变粒子,制造出前所未有的物质形态。我们甚至能左右空间的维度数,制造出具有不可思议属性的人工世界。我们将成为宇宙的主宰。”

回看一下人类掌握“力”的历史:

  1. 人类诞生的历史超过数千万年,在99.99%时间里,人类能够掌握的能量只是双手和肌肉的力量,大概只有八分之一马力;
  2. 十万年前,随着手持工具的发明,人类的能量输出倍增,达到一又四分之一马力;
  3. 牛顿发现万有引力和运动定律,让力学被简化成条理分明的方程组。现代机械原理催生出蒸汽机,人类掌握的能量达到数十到数百马力;
  4. 麦克斯韦尔方程式,启迪了爱迪生等发明家,人类进入电力时代,能量级数获得飞跃,极大地改变了人们的生活;
  5. 爱因斯坦的相对论为人类打开了核能利用的时代,人类掌握的能量提升到足够摧毁自己所居住的行星的程度。
    历史地看,每当人类控制一项自然力,都能大幅提升人类所能掌握的能量,让整个社会改头换面。那么,未来的人类需要多大的能量?10E 20亿电子伏特起步,超过了现在的一千亿倍。否则,我们将无法使空间弯曲,解决航行到遥远星际的难题;或者,在宇宙崩溃的瞬间,有足够的能量打开六维宇宙,逃离灭亡的劫难。

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大家是不是仿佛看到了《三体》里描写的宇宙重启的宏大画面。 而人类文明的发展也马上要步入《三体》描述的科技大爆炸时代。在未来100年内,数学和物理很有可能将会形成大一统理论。

《三体》作者刘慈欣在“2018世界区块链大会* 乌镇”对话之后表示“区块链是人类的下一个节点”。迈过这个节点以后,虚拟世界就是我们的现实世界,而现实世界就成为我们的虚拟世界了。

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有趣的是,刘慈欣表示他在写《三体》时还不知道区块链概念,而他对三体文明的描写却成了区块链终极应用的一个典范。刘慈欣在乌镇对话前的午宴上与SmartMesh创始人王启亨做了关于宇宙尺度区块链共识的交流。刘慈欣谦虚地表示他自己并不懂理论物理的数学计算公式,他只是把《三体》当作小说来写。曾在北大读取物理硕士后赴美攻读天文和物理学以及计算机科学两个博士学位的王启亨认为刘慈欣对高维宇宙演化有着令人震惊的具像能力并对人类社会的演进有着极为深刻的洞察力。

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王启亨就黑暗丛林法则与星际文明共识的矛盾与刘慈欣进行了深度交流,刘慈欣表示共识是可以存在的,但星际尺度共识需要考虑到信号在宇宙中以光速传播的问题。

从最近的太阳系来说,人类计划在本世纪就完成殖民的火星距离太阳2.28亿公里,地球距离太阳1.5亿公里。
所以,地球和火星之间的距离在0.78到3.78亿公里之间。
如果他们靠得最近,0.78亿公里,光需要260秒,大约4.3分钟。
如果他们靠得最远,3.78亿公里,光需要1260秒,大约21分钟。

如果一个区块链项目想在这样尺度的时空里继续承载人类的文明,至少必须要可以同时工作在地球,月亮和火星这些天体之间和每个星球之上。

面向星辰大海,显然以比特币为代表的区块链1.0、以太坊为代表的区块链2.0和可编程社会的区块链3.0都无法满足未来的要求。往来时延达42分钟的信号传输分分钟让区块链3.0以下所有区块链公链节点直接报错。迄今为止这些区块链都是基于中心化的地球互联网设计的,没有互联网连接时立刻报错已经成了常识。

正如黎曼几何对欧几里得几何的突破,人类需要可以自组网络维度突破地球互联网局限的高维区块链。

光谱Spectrum就是这世界上第一条高维区块链。在此之前的区块链1.0、2.0、3.0(可编程社会)都是局限在国际互联网之内才能启动并运行的,而SmartMesh在区块链的点到点传输层MeshBox Layer 0大胆创新突破,赋予TCP/IP以Token,让连接突破了现有互联网的制约,让区块链4.0 光谱可以独立运行在互联网之外并兼容现有互联网。每个岛屿、星系、文明都可以有自己的Spectrum并可以通过大气层Atmosphere项目跨链、跨文明交互。区块链4.0是智能可编程宇宙,是天地一体化组网和增强型人类向外太空发展必备的连接与共识。

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一个可以承载整个人类文明的公链必须具备三层架构:Layer 0带Perception认知发现的点到点自组网络和发现层;Layer 1全局共识层;Layer 2离链与离线交互层。SmartMesh目前是这世界上首个具备全部三层的区块链生态体系,这一生态无需互联网,可以在宇宙的任何一个位置开始其自生长的自生命体系,也称自生态。

许多公链动不动就谈百万级的TPS,先不说这是否会导致中心化,单说要主链用这么高的TPS处理与存储所有的合约与交易本身就不是长久之计。只有全人类的共识才有必要放在链上,而99%的内容实际上不应该放在主链上,而是应该在链下的Layer 2里进行局域的处理,这样的结构才可能会在宇宙尺度上天长地久。因为区块链不同于其他软件,区块链上将会承载无数的DAPP,任何不想千秋万代的区块链都是在耍流氓。任何在技术上对硬件有不合理要求而无法千秋万代的区块链也不值得信任。

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光谱一上线就伴随着Layer 0 MeshBox的量产上线,MeshBox是边缘计算与存储的基础单元,是光谱区块链节点和二级架构光子网络Photon Network的载体。光子网络是比特币闪电网络和以太坊雷电网络的升级版,支持完全离线的支付。全部MeshBox点点相连组成了全球性微支付通道。

地球、月球与火星之间信号传输的延迟可以视作离链与离线,跑在地球互联网上的光谱区块链可以与跑在月球和火星上的光子网络完美的协同工作。而月球与火星上的殖民也可以创建其自己的光谱,用他们各自的光子网络来连接地球。不同星球的光谱可以用Atmosphere跨链,还可以形成Universal Channel的统一支付通道。某种意义上来说Atmosphere就是规范场理论,Universal Channel就是可以连接不同区块链宇宙的虫洞。

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互联网之父Vinton Cerf正在与NASA密切合作研发DTN服务(可容忍延迟网络DTN服务),并已经在国际空间站测试,该服务采用储存转发机制发送数据包,数据包在能被转发前需要在通信路径的节点上储存一部分,然后在最终目的地重新组装。这个目的地可以是地面站、深空飞行器或人类生活的其他星球。该技术不仅限于星际互联网,Vinton Cerf认为还可用于IoT物联网,以解决设备因电力不足而停止通信的问题。而SmartMesh生态里的MeshBox,光谱和光子网络正好可以解决每个节点的存储转发与激励,户外型的MeshBox有着自己的太阳供电系统。光谱与离链和离线的光子网络将会见证宇宙不可篡改的真相。

任何面向未来的伟大科技也势必会造福于当下社会。SmartMesh与高维光谱区块链首先着手解决中心化互联网解决不了的地球40亿人口无法上网连接的问题,SmartMesh与光谱的自组网和分布式计费激励功能让这地球一半的人口越过信息互联网,直接从无网步入价值互联网时代。而在能高速上网的地区,MeshBox可以成为每个家庭边缘计算、边缘存贮、边缘智能的节点,成为每个人通往虚拟世界和万物互联的网关。

“超越人类极限,做宇宙主人”,这是在开篇提到的阿蒂亚爵士获取的数学界最高成就大奖菲尔兹奖章上用拉丁文镌刻的格言。