Care este ipoteza creierului Boltzmann?

Creierele lui Boltzmann este o predicție teoretică a explicației lui Boltzmann despre săgeata termodinamică a timpului. Deși Ludwig Boltzmann însuși nu a discutat niciodată despre acest concept, ei au apărut atunci când cosmologii și-au aplicat ideile despre fluctuații aleatorii pentru a înțelege universul în ansamblu.

Fundalul creierului Boltzmann

Ludwig Boltzmann a fost unul dintre fondatorii domeniului termodinamicii în secolul al XIX-lea. Unul dintre conceptele cheie a fost a doua lege a termodinamicii, care spune că entropia unui sistem închis crește întotdeauna. Deoarece universul este un sistem închis, ne-am aștepta ca entropia să crească în timp. Aceasta înseamnă că, având suficient timp, starea cea mai probabilă a universului este una în care totul este echilibrul termodinamic, dar în mod clar nu există într-un univers de acest tip, deoarece, până la urmă, există ordine în jurul nostru în diverse forme, dintre care nu cel mai puțin este faptul că existăm.

Având în vedere acest lucru, putem aplica principiul antropic pentru a informa raționamentul nostru, ținând cont de faptul că existăm, de fapt. Aici, logica devine un pic confuză, așa că vom împrumuta cuvintele dintr-o serie de priviri mai detaliate despre situație. Așa cum a descris cosmologul Sean Carroll în „De la eternitate până aici:”

Boltzmann a invocat principiul antropic (deși nu l-a numit așa) pentru a explica de ce nu ne-am găsi într-una din fazele de echilibru foarte comune: în echilibru, viața nu poate exista. În mod clar, ceea ce vrem să facem este să găsim cele mai comune condiții într-un astfel de univers care sunt ospitalieri pentru viață. Sau, dacă vrem să fim mai atenți, poate că ar trebui să căutăm condiții care nu sunt doar ospitaliere pentru viață, ci ospitaliere pentru felul particular de viață inteligent și conștient de sine, pe care ne place să credem că suntem ...

Putem duce această logică la concluzia ei finală. Dacă ceea ce ne dorim este o singură planetă, cu siguranță nu avem nevoie de o sută de miliarde de galaxii cu o sută de miliarde de stele. Și dacă ceea ce ne dorim este o singură persoană, cu siguranță nu avem nevoie de o planetă întreagă. Dar dacă, de fapt, ceea ce ne dorim este o inteligență unică, capabilă să se gândească la lume, nici măcar nu avem nevoie de o persoană întreagă - trebuie doar creierul său.

Asa ca reductio ad absurdum din acest scenariu este faptul că majoritatea covârșitoare a inteligențelor din acest multivers va fi creierele singure, dezmembrate, care fluctuează treptat din haosul din jur și apoi se dizolvă treptat în el. Astfel de creaturi triste au fost supranumite „creierele Boltzmann” de Andreas Albrecht și Lorenzo Sorbo ...

Într-o lucrare din 2004, Albrecht și Sorbo au discutat despre „creierele Boltzmann” în eseul lor:

Cu un secol în urmă, Boltzmann considera o „cosmologie” în care universul observat trebuie privit ca o fluctuație rară din anumite stări de echilibru. Prezicerea acestui punct de vedere, destul de generic, este că trăim într-un univers care maximizează entropia totală a sistemului în concordanță cu observațiile existente. Alte universuri apar pur și simplu cu atât fluctuații mult mai rare. Aceasta înseamnă că, cât mai des posibil, sistemul trebuie să se găsească în echilibru cât mai des.

Din acest punct de vedere, este foarte surprinzător că găsim universul din jurul nostru într-o stare de entropie atât de scăzută. De fapt, concluzia logică a acestei linii de raționament este cu totul solipsistă. Cea mai probabilă fluctuație în concordanță cu tot ceea ce știi este pur și simplu creierul tău (completat de „amintirile” adâncurilor Hubble, datele WMAP, etc.) care flutură brusc din haos și apoi se echilibrează imediat din nou în haos. Acest lucru este uneori numit paradoxul „Creierul lui Boltzmann”.

Ideea acestor descrieri nu este de a sugera că creierele Boltzmann există de fapt. Așa cum ar fi experimentul de gândire al pisicii lui Schroedinger, scopul acestui gen de experiment este acela de a întinde lucrurile până la concluziile lor cele mai extreme, ca mijloc de a arăta limitările potențiale și defectele acestui mod de a gândi. Existența teoretică a creierelor Boltzmann vă permite să le utilizați retoric ca exemplu de ceva absurd pentru a se manifesta în urma fluctuațiilor termodinamice, ca atunci când spune Carroll "Vor exista fluctuații aleatorii ale radiației termice care duc la tot felul de evenimente improbabile - inclusiv generarea spontană de galaxii, planete și creierul Boltzmann."

Acum, că înțelegeți creierul Boltzmann ca un concept, totuși, trebuie să continuați puțin să înțelegeți „paradoxul creierului Boltzmann” care este cauzat de aplicarea acestei gândiri la acest grad absurd. Din nou, așa cum a fost formulat de Carroll:

De ce ne găsim într-un univers care evoluează treptat dintr-o stare de entropie incredibil de scăzută, decât să fim creaturi izolate care au fluctuat recent din haosul din jur?

Din păcate, nu există o explicație clară pentru a rezolva acest lucru ... de aceea este încă clasificat ca paradox. Cartea lui Carroll se concentrează pe încercarea de a rezolva întrebările pe care le pune în legătură cu entropia din univers și săgeata cosmologică a timpului.

Cultura populară și creierele Boltzmann

Amuzant, creierele Boltzmann au făcut-o în cultura populară în câteva moduri diferite. S-au arătat ca o glumă rapidă într-un comic Dilbert și ca invadator extraterestru într-o copie din „The Hercules Incredible”.