提到比特币挖矿，很多人会联想到传统矿业“挖黄金”——需要工具、消耗资源，最终获得贵金属，但比特币的“挖矿”更接近一场全球性的数学竞赛：矿工们通过强大的计算机算力，争夺比特币网络的记账权，成功“记账”的人就能获得新发行的比特币作为奖励。
为什么需要挖矿？这要从比特币的设计说起，作为去中心化的数字货币，比特币没有银行或机构负责交易记录，而是通过“区块链”技术让所有参与者共同维护账本，为了确保账本的一致性和安全性，比特币创始人中本聪设计了“工作量证明（Proof of Work, PoW）”机制：只有完成足够复杂“数学题”的矿工，才能获得记录一批交易的资格，这个过程就是“挖矿”。
比特币挖矿的“数学题”，本质上是寻找一个特定数值（称为“nonce”），使得区块头的哈希值满足某个特定条件，这里的“哈希值”是通过SHA-256算法（一种加密哈希函数）计算出的固定长度的字符串，可以理解为区块数据的“数字指纹”。
每个待处理的区块（包含一批交易数据、前一区块的哈希值、时间戳等）会通过SHA-256算法生成一个哈希值，矿工需要不断调整区块头中的“nonce”值（一个随机数），并重新计算哈希值，直到找到一个nonce，使得哈希值的前N位都是0（N的值由网络难度决定，会根据全网算力动态调整），举个例子，如果当前难度要求哈希值前12位是0，矿工可能需要尝试数十亿次甚至更多计算才能找到符合条件的nonce。
这个过程没有捷径，只能依靠计算机的“暴力计算”——算力越强的矿工，尝试nonce的速度越快，找到答案的概率就越大，比特币挖矿的核心就是算力的比拼。
既然挖矿是“暴力计算”，燃料”就是电力，而“工具”则是专门用于高密度计算的硬件设备，比特币挖矿经历了三个阶段的设备迭代：
电力是挖矿最大的成本——一台高算力矿机24小时运行耗电约30-50度，矿工通常会选择电价低廉的地区（如四川的水电站、北美等）建立矿场，以降低成本。
比特币网络通过“难度调整”机制确保出块时间稳定，比特币设计的理想出块时间是10分钟一个区块（即每10分钟全球矿工竞争一次记账权），如果全网算力上升，矿工解题速度加快，网络会自动提高难度（增加哈希值前导零的位数）；反之，如果算力下降，难度会降低，难度调整每2016个区块（约两周）进行一次，始终保持出块时间稳定。
挖矿奖励是矿工的核心动力，比特币的发行量遵循“总量恒定”原则，总量为2100万枚，通过“区块奖励”逐步释放，每个区块的奖励每4年（约21万个区块）减半一次，称为“减半”，2009年创世区块奖励50枚，2012年减至25枚，2016年12.5枚，2020年6.25枚，2024年已减至3.125枚，除了区块奖励，矿工还能获得区块中包含的交易手续费（这也是交易费的重要来源）。
比特币挖矿并非简单的“造币”，而是其安全性的基石，通过PoW机制，矿工需要付出真实的计算成本（电力、设备），这使得攻击比特币网络需要极高的代价——攻击者需要掌握全网51%以上的算力才能篡改账本，这在现实中几乎不可能（成本远超比特币本身价值），挖矿的去中心化特性（全球矿工分布）避免了单一机构控制网络，确保了比特币的公平性和抗审查性。
