什么是波尔兹曼脑假说?(the boltzmann brains hypothesis?)

玻尔兹曼大脑是玻尔兹曼关于热力学时间箭头解释的理论预测。虽然路德维希·波尔兹曼本人从未讨论过这个概念,但当宇宙学家运用他关于随机涨落的观点来理解整个宇宙时,这个概念就产生了。...

玻尔兹曼大脑是玻尔兹曼关于热力学时间箭头解释的理论预测。虽然路德维希·波尔兹曼本人从未讨论过这个概念,但当宇宙学家运用他关于随机涨落的观点来理解整个宇宙时,这个概念就产生了。

Ludwig Boltzmann Ludwig Boltzmann

波尔兹曼脑背景

路德维希·波尔兹曼是十九世纪热力学领域的奠基人之一。其中一个关键概念是热力学第二定律,即封闭系统的熵总是增加的。由于宇宙是一个封闭的系统,我们预计熵会随着时间的推移而增加。这意味着,给定足够的时间,宇宙最有可能的状态是万物处于热力学平衡状态,但我们显然不存在于这种类型的宇宙中,因为毕竟,我们周围有各种形式的秩序,其中最重要的是我们存在的事实。

考虑到这一点,我们可以应用人择原理,考虑到我们确实存在,从而为我们的推理提供信息。这里的逻辑有点混乱,所以我们将借用两个更详细的例子。正如宇宙学家肖恩·卡罗尔在《从永恒到这里:

Boltzmann invoked the anthropic principle (although he didn't call it that) to explain why we wouldn't find ourselves in one of the very common equilibrium phases: In equilibrium, life cannot exist. Clearly, what we want to do is find the most common conditions within such a universe that are hospitable to life. Or, if we want to be more careful, perhaps we should look for conditions that are not only hospitable to life, but hospitable to the particular kind of intelligent and self-aware life that we like to think we are....

We can take this logic to its ultimate conclusion. If what we want is a single planet, we certainly don't need a hundred billion galaxies with a hundred billion stars each. And if what we want is a single person, we certainly don't need an entire planet. But if in fact what we want is a single intelligence, able to think about the world, we don't even need an entire person--we just need his or her brain.

So the reductio ad absurdum of this scenario is that the overwhelming majority of intelligences in this multiverse will be lonely, disembodied brains, who fluctuate gradually out of the surrounding chaos and then gradually dissolve back into it. Such sad creatures have been dubbed "Boltzmann brains" by Andreas Albrecht and Lorenzo Sorbo....

在2004年的一篇论文中,Albrecht和Sorbo在论文中讨论了“玻尔兹曼大脑”:

A century ago Boltzmann considered a “cosmology” where the observed universe should be regarded as a rare fluctuation out of some equilibrium state. The prediction of this point of view, quite generically, is that we live in a universe which maximizes the total entropy of the system consistent with existing observations. Other universes simply occur as much more rare fluctuations. This means as much as possible of the system should be found in equilibrium as often as possible.

From this point of view, it is very surprising that we find the universe around us in such a low entropy state. In fact, the logical conclusion of this line of reasoning is utterly solipsistic. The most likely fluctuation consistent with everything you know is simply your brain (complete with “memories” of the Hubble Deep fields, WMAP data, etc) fluctuating briefly out of chaos and then immediately equilibrating back into chaos again. This is sometimes called the “Boltzmann’s Brain” paradox.

这些描述的要点并不是暗示玻尔兹曼大脑确实存在。有点像薛定谔的猫思维实验,这种思维实验的目的是将事物延伸到最极端的结论,以此来显示这种思维方式的潜在局限性和缺陷。玻尔兹曼大脑的理论存在让你可以用它们作为一个修辞的例子,从热力学涨落中表现出一些荒谬的东西,就像卡罗尔说的那样“热辐射的随机波动将导致各种不太可能的事件——包括星系、行星和玻尔兹曼大脑的自发产生。”

既然你已经把玻尔兹曼大脑理解为一个概念,那么你必须继续理解“玻尔兹曼大脑悖论”,这是由于将这种思维运用到如此荒谬的程度而引起的。同样,正如卡罗尔所说:

Why do we find ourselves in a universe evolving gradually from a state of incredibly low entropy, rather than being isolated creatures that recently fluctuated from the surrounding chaos?

不幸的是,没有明确的解释来解决这个问题。。。因此,为什么它仍然被归类为悖论。卡罗尔的书着重于试图解决它提出的关于宇宙熵和宇宙时间之箭的问题。

大众文化与玻尔兹曼的大脑

有趣的是,玻尔兹曼的大脑以两种不同的方式进入了大众文化。他们在一部迪尔伯特漫画中以一个快速的笑话出现,在一部《不可思议的大力士》中以外星人入侵者的身份出现

  • 发表于 2021-10-19 18:59
  • 阅读 ( 466 )
  • 分类:物理

你可能感兴趣的文章

假设(hypothesis)和研究问题(research question)的区别

主要差异假说(main difference hypothesis) vs. 研究问题(research question) 研究问题和假设是研究性学习的基础。提出研究问题或提出假设可以帮助你决定研究的方法。研究性问题是研究性研究开始回答的问题。假设是研究中用来...

  • 发布于 2021-06-28 05:19
  • 阅读 ( 1141 )

假设(hypothesis)和理论(theory)的区别

主要差异假说(main difference hypothesis) vs. 理论(theory) 假设和理论是科学研究领域经常使用的两个词。虽然这两个词的意思有些相似,但假设和理论之间有着根本的区别。假说是解释某些现象的一种建议性解释,是建立在有...

  • 发布于 2021-06-28 05:32
  • 阅读 ( 295 )

如何一个形成了科学假设(one form a scientific hypothesis)

...学假设 3.形成科学假设的技巧 什么是科学假设(a scientific hypothesis)? 科学假设基本上是基于观察和先验知识的有根据的猜测。虽然假说不是一个已被证实的理论,但它是科学研究的基石。科学假说对迄今尚未解决的科学假说提出...

  • 发布于 2021-06-28 10:16
  • 阅读 ( 311 )

假设(hypothesis)和理论(theory)的区别

...菌会破坏食物。 真菌肯定会破坏食物。 什么是假设(a hypothesis)? 假设是一种假设,为论证而假设的东西,以便将来检验它是否正确。在科学方法中,假设是在观察现象之后产生的,所以这是科学方法的第二步,第一步是观察...

  • 发布于 2021-07-08 14:08
  • 阅读 ( 452 )

假设(hypothesis)和预测(prediction)的区别

关键区别:假设是对现象或事件的不确定解释。它被广泛用作进行检验的基础,检验的结果决定了对假说的接受或拒绝。另一方面,预测通常与非科学猜测相联系。它根据观察、经验甚至一个假设来定义未来事件的结果。假设...

  • 发布于 2021-07-13 21:50
  • 阅读 ( 195 )

欧文·薛定谔和薛定谔的猫思维实验

...响之一。哈森赫尔是物理学家路德维希·波尔兹曼(Ludwig Boltzmann)的学生,他是一位以统计力学工作而闻名的科学家。 在薛定谔获得博士学位后,他作为另一位波尔兹曼学院的学生弗兰兹·埃克斯纳的助手工作,直到第一次世...

  • 发布于 2021-09-10 07:57
  • 阅读 ( 244 )

什么是心理学中的接触假说?(the contact hypothesis in psychology?)

...削减》,2017年2月10日。https://www.thecut.com/2017/02/the-contact-hypothesis-offers-hope-for-the-world.html 韦茨,亚当。人类的力量:我们共同的人性如何帮助我们创造一个更美好的世界。W.W.诺顿,2019年。

  • 发布于 2021-09-22 04:47
  • 阅读 ( 1331 )

什么是红女王假说?(the red queen hypothesis?)

进化是物种随时间的变化。然而,由于地球上生态系统的运作方式,许多物种彼此之间有着密切而重要的关系,以确保它们的生存。这些共生关系,如捕食者-猎物关系,保持生物圈正常运行,防止物种灭绝。这意味着随着一个...

  • 发布于 2021-10-12 12:41
  • 阅读 ( 283 )

什么是血脑屏障?(the blood-brain barrier?)

...·戈德曼,他是1913年的一名研究人员,当时正试图理解为什么将染料注入血液时大脑无法改变颜色。他抓住了将染料直接注入大脑的想法,他意识到染料没有扩散,这表明某种屏障阻止了它的扩散。随着20世纪60年代先进医疗成...

  • 发布于 2021-12-28 15:55
  • 阅读 ( 122 )

什么是脑实质?(the brain parenchyma?)

脑实质是大脑的功能组织。它由两种细胞组成,专门用于认知和控制身体其他部分。...

  • 发布于 2021-12-28 15:58
  • 阅读 ( 220 )