前言

大多數(shù)人都認(rèn)為比特幣的POW（工作證明）是一種浪費(fèi)。而本文闡述如下道理：一切都是能源，貨幣本身也是能源，能源的利用是主觀的。此外，本文還將對比POW和現(xiàn)存政府體系的能源成本。文章綜合了業(yè)界很多人的看法，我只不過把這些看法整理提煉出來。

特別說明：我不是說目前POW的應(yīng)用就是完美的，我也承認(rèn)它將來可能會被更加優(yōu)化的POW/POS代替。

工作意味著能源

當(dāng)法國數(shù)學(xué)家斯帕-古斯塔夫·科里奧利（Gaspard-Gustave de Coriolis）引入做工可以轉(zhuǎn)換成能源的想法（功能轉(zhuǎn)換）時(shí)，工作意味著能源的觀念就萌芽了。很久以前，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的工作完全是由人類完成的，沒有火也沒有什么機(jī)械工具。人們從哪里獲取這些能源呢？從自己攝取的食物中。

大約100萬年前，人類偶然學(xué)會了用火。于是我們利用的能源增加了，因?yàn)椴恢鼓軌蛴檬澄锶∨€能燒火取暖。于是，這部分增加的能源，就提高了我們的生活水平。

幾千年以前，人類學(xué)會了飼養(yǎng)家畜，能源使用又進(jìn)一步增加了。家畜可以勞動，這些新出現(xiàn)的勞動者也要吃東西。這就需要大量食物滿足能源需要，人類的繁榮程度也進(jìn)一步提高。

最近幾百年，人類建造了大型機(jī)械。這些機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的動力源，最初是水能和風(fēng)能，后來又出現(xiàn)了煤炭、石油這樣更便宜的資源，如今又出現(xiàn)了核能（聚變和裂變）。機(jī)械和自然都能夠利用能源實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)。我們的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)不是貨幣，而是工作和能源。

我們生命中的一切都與能源的價(jià)格緊密相關(guān)。水的凈化需要能源，運(yùn)輸產(chǎn)品需要能源，制造產(chǎn)品需要能源，做飯需要能源，冷凍冷藏需要能源。

自由市場中的一切商品成本，反映的主要就是生產(chǎn)這種商品消耗了多少能源。因?yàn)樽杂墒袌龉膭畹蛢r(jià)，所以生產(chǎn)一切商品的能源也做到了最小化。貨幣代表生產(chǎn)商品和服務(wù)所需的工作量，貨幣也可以看成是存儲起來的能源。

圖片說明：2010年全球GDP美元形式（數(shù)據(jù)來自美國農(nóng)業(yè)部USDA）與全球能耗比較。上圖來自2014年《BP世界能源統(tǒng)計(jì)評論》（BP Statistical Review of World Energy 2014）。

20世紀(jì)早期，亨利·福特（Henry Ford）、托馬斯·愛迪生（Thomas Edison）這樣的工業(yè)巨頭曾考慮用“能源幣”（the energy dollar）或者“能源單位”（units of energy）代替黃金或美元。這一概念十分流行，因?yàn)橛卸喾N穩(wěn)固的貨幣特征，例如：記賬單位（unit of account）定義清晰，度量比較容易，偽造比較困難，可分割性良好，還擁有可替代性（fungibility）（意思是這些單位等同于其他任何單位）。但，能源貨幣卻有一個(gè)致命的問題，那就是很難運(yùn)輸、存儲。 

POW——工作證明

“若要讓男人或女人渴求一樣?xùn)|西，只消讓這東西難以得到便足夠了。”——馬克·吐溫

時(shí)間快進(jìn)到2008年10月31日，中本聰發(fā)布了比特幣白皮書。比特幣的工作證明，英語簡稱POW，原先是為了對抗垃圾郵件的措施，后來中本聰改造，用在了數(shù)字貨幣領(lǐng)域。

POW挖礦的內(nèi)在機(jī)制是用專用機(jī)器（dedicated machines）（即專用集成電路，ASIC），通過區(qū)塊獎勵（Block Reward），把電能轉(zhuǎn)換成比特幣。電腦反復(fù)執(zhí)行哈希操作（猜測/投票），直至它解出密碼難題，收到作為區(qū)塊獎勵的比特幣。

解題的過程證明了礦工以ASIC和電的形式消耗能源，同時(shí)也證明了礦工在工作上的投入。如此一來，比特幣便具備了一種資本主義投票機(jī)制——通過用能源/ASIC礦機(jī)產(chǎn)生哈希值的方式，比特幣實(shí)現(xiàn)了“以風(fēng)險(xiǎn)投資換取選票”的機(jī)制。

中本聰設(shè)計(jì)POW的時(shí)候，他也從根本上改變了人類達(dá)成共識的途徑。原本共識通過政治投票達(dá)成，現(xiàn)在通過能源轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)為了非政治的投票（哈希）。POW是燃燒的證明，說明能源確實(shí)已經(jīng)消耗了。這一點(diǎn)為什么很重要呢？因?yàn)檫@是實(shí)體世界確認(rèn)數(shù)字世界中某事已經(jīng)發(fā)生的最簡單、最公平的方式。

POW的關(guān)鍵是物理，而非編碼。比特幣是一種通過能源鑄造的超級商品（super commodity），而能源是宇宙的基本產(chǎn)物。比特幣把電能變成了數(shù)字世界的黃金。

當(dāng)且僅當(dāng)生產(chǎn)比特幣成本很高的情況下，其賬本才能保持不變。實(shí)際上，比特幣采用的工作量證明（POW）要耗費(fèi)很高的成本，這是一種正常特征，而不應(yīng)被視為我們眼中的bug。直到最近，人類若想保護(hù)某種昂貴東西，其辦法還是要在這東西周圍筑起一道實(shí)體的高墻。

而密碼貨幣的新世界，與人類的直覺相反，同時(shí)也讓人們感到很奇怪——這里的錢財(cái)并沒有高墻保護(hù)，這里的保險(xiǎn)庫也沒有門可以進(jìn)去。比特幣的公開賬本，是被集合的哈希算力（collective hashing power）保護(hù)的，所有能源消耗的總量就是一道高墻。而且，通過透明而昂貴的設(shè)計(jì)，破壞者需要花費(fèi)同樣多的能源，方可將高墻拆除。這種成本之高，是不可偽造的。 

能耗

有人認(rèn)為，密碼大災(zāi)難（cryptopocalypse）就要來了，說比特幣的POW實(shí)在太糟糕，在2020年就要吞噬全世界的能源，從而毀滅世界！

你可能已經(jīng)注意到，大多數(shù)“世界末日”文章的根據(jù)，都是一個(gè)叫亞歷克斯·德·弗里斯（Alex De Vries）的人作的一個(gè)分析。

這是一位“金融經(jīng)濟(jì)學(xué)家和區(qū)塊鏈專家”，就職于普華永道荷蘭分部（PWC Netherlands），是網(wǎng)站Digiconomist撰稿人。他的估算，在耗能方面的計(jì)算有問題，因此已經(jīng)遭到了不少批評。但更嚴(yán)重的是他選擇的評判標(biāo)準(zhǔn)，也就是所謂的“每次交易耗電量”，其實(shí)是故意誤導(dǎo)人。理由如下：

比特幣耗費(fèi)的能源是以每區(qū)塊為單位計(jì)算的，而每個(gè)區(qū)塊的交易數(shù)目卻可以各不相同。交易增長并不意味著能耗增長。

比特幣交易的經(jīng)濟(jì)密度總是增加的（通過Batching、Segwit和Lightning等方式可以讓一個(gè)區(qū)塊中容納的交易數(shù)量增加）。隨著比特幣越來越成為一種結(jié)算網(wǎng)絡(luò)，每一單位的能源也就獲得了越來越多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，并且以指數(shù)方式增加。

此外，每次交易的平均成本，并不足成為衡量比特幣POW效率的唯一指標(biāo)。人們應(yīng)該從經(jīng)濟(jì)安全的角度做更多的考量。能源支出確保了比特幣的存量，并且隨著通貨膨脹的減少，這一百分比隨著時(shí)間的推移而下降。

自從誕生開始，比特幣“積累”的能量就與所有這些被挖礦的區(qū)塊連在了一起。研究機(jī)構(gòu)LaurentMT用經(jīng)驗(yàn)主義研究發(fā)現(xiàn)，比特幣的POW的確隨著時(shí)間推移而越來越有效率：成本增加了，但系統(tǒng)獲得的總價(jià)值增加幅度更大，所以增加的成本就平衡掉了。

既然我們知道能源消耗的投資回報(bào)率應(yīng)該又怎樣的考核標(biāo)準(zhǔn)，咱們就來看一看，比特幣的POW能源成本會有怎么一個(gè)趨勢。

ASIC效率的提高速度正在放緩。速度放緩的同時(shí)，我們預(yù)計(jì)，制造商的競爭將會更為激烈，因?yàn)槔麧櫆p少了。

挖礦總成本，將從ASIC硬件的前期可訪問性成本（capex），化作能源運(yùn)營成本（opex）。由于挖礦中心的物理位置能夠移動，在比特幣網(wǎng)絡(luò)中無所謂具體位置，所以礦工都會蜂擁到用最小成本產(chǎn)出最多電力的地方。

長遠(yuǎn)來看，比特幣礦工在全球中心之間進(jìn)行電力套利，還可能產(chǎn)生更有效的全球能源市場。比特幣挖礦成本變成了最低（多余）電力價(jià)值。

這樣一來就能解決可再生能源（水力和甲烷等）出現(xiàn)的浪費(fèi)問題（如）。在未來，比特幣挖礦，還能促進(jìn)具有可變輸出的可再生能源的生產(chǎn)。能源生產(chǎn)者可以連接礦工，把多余電力存成比特幣。

以前，某國若是有足夠的可再生資源，而又難以利用（例如冰島），就常用一種金屬作為“輸出”電能的手段，那就是鋁。鐵鋁氧石（也就是鋁礦石）的熔化，能耗極高，而把這種耗能轉(zhuǎn)換成鋁，又是一種單向的變化（類似哈希）。

現(xiàn)在人們擔(dān)心比特幣挖礦中的“不公平”能耗，同樣，大概40年前，1979年，人們也擔(dān)憂生產(chǎn)鋁過程中的“不公平”能耗（包括對中心化的擔(dān)憂）。這些公司總是在全球到處尋找便宜能源和其他優(yōu)惠條件。隨著鋁制造業(yè)在幾十年內(nèi)逐漸成熟，每千瓦時(shí)電量能生產(chǎn)出的的鋁變得更多了。

“全球能源網(wǎng)可以釋放被困的資產(chǎn)，還能讓各種新型資產(chǎn)得以利用。請您想象一幅全息3D世界地圖，其中有廉價(jià)能源熱點(diǎn)海拔比較低，昂貴能源熱點(diǎn)海拔更高。比特幣挖礦，就好像把一杯水倒在了地圖表面，水會流到更低的地方，讓地表變得平滑。”——尼克·卡特（Nic Carter）

比特幣的POW是一切電力的最后買家，它作為一個(gè)后盾，能夠激勵人們在各種完全不同的能源周圍，建起新能源制造工廠。沒有POW，那些能源就沒有人利用了。

“POW能耗什么時(shí)候停止增長？在有足夠的能源生產(chǎn)商直接進(jìn)行POW工作的時(shí)候，POW燃燒1度電帶來的邊際收益，等于把這1度電出售給電網(wǎng)的邊際收益的時(shí)候；也就是POW溢價(jià)減少到零的時(shí)候。我把這種平衡叫作“中本聰平衡點(diǎn)”。我估計(jì)，達(dá)到這種平衡的時(shí)候，POW會消耗全世界能源的1%到10%.”——杜魯福·班賽爾（Dhruv Bansal）

有些人抱怨比特幣挖礦并沒有實(shí)現(xiàn)“任何有用的東西”，比如尋找素?cái)?shù)。雖然為工作引入二級獎勵似乎是一種良性的想法，但它實(shí)際上帶來了安全風(fēng)險(xiǎn)。拆分獎勵可能導(dǎo)致一種局面：“實(shí)現(xiàn)次要功能比實(shí)現(xiàn)主要功能更有價(jià)值”。

哪怕次要功能是無害的（例如加熱器），我們也會從原先預(yù)期的每X（數(shù)字）哈希100美元，變成每X哈希100 5美元。“挖礦加熱器”只不過是又一種提高硬件效率的方法，會導(dǎo)致困難增加，也導(dǎo)致每區(qū)塊能耗增加。走運(yùn)的是，比特幣永遠(yuǎn)都不會出現(xiàn)這種問題，因?yàn)楸忍貛诺陌踩裕伞癙OW算法的純粹性”保障。

此外，比特幣已經(jīng)為社會帶來了巨大作用（如果挖礦在過去無法盈利，將來也會無法盈利）；而且，請礦工作出利他行為而不給礦工激勵，這種事情也稱不上理智。 

相對成本

根據(jù)熱力學(xué)第一定律，一切過程都需要能量。因?yàn)樗杏脩羧贾Ц妒袃r(jià)來使用電能，所以若是宣稱某一種能源用法比另一種能源用法更浪費(fèi)，就是純粹主觀的看法了。

“人們要是發(fā)現(xiàn)電能值得購買，電能就沒有浪費(fèi)。那些擴(kuò)展這電能的人，會得到比特幣作為獎賞。”——黎巴嫩美國大學(xué)教授賽福鼎·阿莫斯（?Saifedean Ammous）

在熱力學(xué)中，宇宙是一個(gè)的終極封閉系統(tǒng)。比特幣對于多余電力的消耗，比現(xiàn)有法幣系統(tǒng)電力消耗少得多。現(xiàn)有法幣系統(tǒng)，不僅銀行業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施會耗電，軍事、政治機(jī)構(gòu)也會耗電。

這種電能的利用中的能源交換，目的是維持金融體系，同時(shí)取得“凈正值”的效果。下面我對現(xiàn)有的金融，軍事和政治系統(tǒng)進(jìn)行粗略比較。

圖中所有成本按美元計(jì)算。其中，“政府”代表每年總支出，包括軍費(fèi)。

2006年，美國國防部用了大約3萬千兆瓦時(shí)電能，花了大約22億美元。全球每年軍費(fèi)大約1.7萬億美元。圖中金礦、銀行、黃金回收成本都是2014年的估計(jì)值。銀行體系和政府估值是每年支出的合計(jì)，包括電費(fèi)。銀行業(yè)每年電費(fèi)638億美元。

值得一提的是，法幣通脹每年2-3%，屬于隱形稅款，會消耗存款，這部分成本太大，圖中沒有包括。而比特幣不是政府發(fā)行的，發(fā)行過程中幾乎沒有腐敗現(xiàn)象。

目前比特幣礦工死亡人數(shù)為0，而過去100年中，為了開采金礦至少死了五萬人。 

I型文明

人類在尋找廉價(jià)能源的路上，會在現(xiàn)實(shí)世界中解鎖更大的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?jié)摿Α１忍貛磐ㄟ^這些新的，或是異質(zhì)能源的利用，不僅會把我們推向前蘇聯(lián)天文學(xué)家卡爾達(dá)肖夫（Kardeshev）提出的“I型經(jīng)濟(jì)體制”，還可能會推向他提出的“I型能量文明”。（譯注：卡爾達(dá)肖夫認(rèn)為，目前人類只能利用化石燃料，這是O型文明；I型文明可以利用太陽送給地球的所有能量。）

目前我們在卡爾達(dá)肖夫量表上處于0.72的位置。有了比特幣挖礦作為激勵，可能會把I型文明來到的時(shí)間，從200年縮短到幾十年。達(dá)到I型文明之后，限制能耗增長的需求就會減弱，人類的生活水平也會隨之提高。

社會尋找廉價(jià)發(fā)電來源的迫切需求，將會加速核聚變反應(yīng)堆的建設(shè)進(jìn)程。這方面，大自然已經(jīng)作出了表率，整個(gè)宇宙的恒星都在核聚變。人類正在模仿大自然，生產(chǎn)核聚變反應(yīng)堆。

估計(jì)需要花費(fèi)800億美元，研究幾十年，才能實(shí)現(xiàn)可控核聚變。核聚變的燃料重氘（deuterium），在地球海洋中大量存在，可能滿足全世界數(shù)百萬年的能源需求。

核聚變有很多可再生能源的優(yōu)點(diǎn)，例如，可以長期供應(yīng)，不排放溫室氣體，不造成空氣污染，等等。核聚變可以提供很高的能源密度，而且供應(yīng)不會中斷。核聚變還有另一個(gè)特點(diǎn)，就是“規(guī)模不經(jīng)濟(jì)”（Diseconomies of scale）（譯注：指隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，而邊際效益卻漸漸下降，甚至跌破零，成為負(fù)值）不會影響生產(chǎn)成本。例如，水能、風(fēng)能的成本，在最優(yōu)地點(diǎn)得到開發(fā)之后會上升，未來的發(fā)電機(jī)必須安裝在條件較差的地方；但是，核能卻不一樣，哪怕修建了大量核電站，成本依然不會上升，因?yàn)樵牧希êＫ┦殖渥愣曳植紡V泛。

水啊水，到處都是水，卻沒有一滴能解我焦渴。——英國詩人塞繆爾·泰勒·柯勒律治《古舟子詠》。

核聚變和其他廉價(jià)能源將會為人類解決各類重大問題，例如淡水短缺。地球上到處都是海水，然而淡化工廠卻需要大量能源。目前淡化水的成本高于淡水、地下水、循環(huán)水、節(jié)約用水的成本。

人類探索的意志，能夠上山下海，來到原子中心，來到時(shí)空的結(jié)構(gòu)；探索會不斷發(fā)展，不會被能量所限制。我們還將探索整個(gè)宇宙。

目前比特幣挖礦成本是每年45億美元。這些成本將換來每年各個(gè)對手方的1.34萬億美元無需擔(dān)保的結(jié)算，外加全人類能源成本下降。值不值？答案很明確：值！