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玻爾茲曼大腦是什麼?宇宙中形成「玻爾茲曼大腦」的幾率有多大?
2023/04/30

在這個是我們身處的世界,我們有感官,通過視覺了解這個世界的面貌,通過嗅覺聞到這個世界的氣息,通過味覺品嘗到食物的酸甜苦辣,通過聽覺感知生活周遭的各種聲音,通過觸覺知道雪是冰冷的,枕頭柔軟的。

這些感官將物體的屬性傳達給我們,意識則幫助我們為物體與屬性之間建立聯系。

笛卡爾的惡魔理論

提到意識,我們便不得不提到關于 笛卡爾的惡魔問題。我們知道有時候眼見并不一定為實,耳聽有可能是虛的,VR通過視覺聽覺也能欺騙你的大腦。

那假如有一個惡魔,他能夠任意更改并且蒙騙我的感官,那麼我如何知道現在的我沒有被這個惡魔所欺騙,如何確定現在的我感知的不是幻想而是真實存在的呢?

在《盜夢空間》中,造夢者能夠制造夢境,能夠編造夢境,甚至控制夢境,他們需要有分辨現實與夢境的能力,不然就會永遠被困在夢境中,無法醒來。圖騰就是這樣一個夢境的出口,他們通過僅有自己熟知的圖騰來辨別自己身處的到底是虛幻還是真實。我們又能用什麼「圖騰」證明我們所感知的真假呢?

我思,故我在。政治上也常拿這句話作為辨別唯物主義與唯心主義的論題,當然這里并不是為了討論這句話的對錯。笛卡爾在他的惡魔理論中,尋找著「我怎麼確信這是真實的我」的答案,也一直沒有得到最終的結果。

玻爾茲曼就是在這樣一個哲學范疇的問題中,利用物理學做了個狠狠地剖析。

玻爾茲曼的大腦

玻爾茲曼提出了一個觀點: 自我意識是一種低熵態。如果已知的低熵態宇宙來自于熵的漲落,那麼漲落中也會出現許多低熵的自我意識。

通俗來講就是宇宙中經過一系列的運動和變化,會產生一系列的物理反應,物理反應就會造成熵的變化。自我意識是一種低熵態,宇宙中這發生的一系列物理反應必然會出現一定的低熵態,也就是會形成一定的自我意識。玻爾茲曼的大腦也就是指這種低熵態所產生的自我意識。

自我意識是什麼呢?

當我們看到一顆檸檬,即使沒有真實的吃到,口腔內也會條件反射的分泌大量唾液,這是大腦傳遞給我們的信息:檸檬很酸;當我們觀看電影刺激的畫面時,即使知道并不是自己在經歷電影中的畫面,身體也會忍不住緊繃;玩VR高空游戲時,你明明知道你身處平地,可眼前的畫面卻能讓你步步驚心。

對應到我們來說,我們通過五感可以直觀的接觸到物體的一系列屬性,意識就是得到屬性與物體的信息后,能做出認知、思考,比如在嘗過檸檬之后,下一次再看到檸檬,自我意識就能傳達出它很酸的屬性,進而大腦才會做出一些列對應的自然反應。玻爾茲曼的大腦相當于一個沒有感官只有意識的這樣一個物體。

了解了玻爾茲曼的大腦,那就緊接著根據他的理論進行思考。

什麼是熵?

熵本質是對熱力系內微觀粒子有序程度的一個度量。

我們知道新鮮出爐的飯菜,從很遠就能傳出濃濃的香味,而變涼以后,只有靠近了才能聞到。微觀上解釋,滾燙的飯菜其分子處于一個極度無序的狀態,相對有序的空氣分子接觸到極度無序的菜分子,會吸收一部分動能,開始變得相對無序。

同理第一波吸收了動能的空氣分子再向四周的空氣分子傳遞下去,因為能量的損失,所以這個傳播距離總會在某一個點終止。飯菜的溫度越高,其分子的狀態也就越劇烈,從而在空氣也能傳播得很遠。

其中飯菜與空氣接觸,空氣分子的傳播過程也就是從低熵態到高熵態的傳遞過程,也稱為熵增定律;飯菜分子的傳播過程是從高熵態傳遞到低熵態的過程,被稱為熵減。

按照熵增定律的說法,在一個孤立的系統中,總是從有序狀態趨向無序狀態,也就是熵增過程;在一個開放系統中,內部產生能量交換,從高熵態傳遞到低熵態,但過程中部分能量會交互到環境中,造成一定的損失,所以總體會趨向熵減。

關于宇宙最初的狀態

宇宙是個孤立的世界,所以最初的宇宙應該處于一個低熵態的狀態,然后慢慢朝著高熵態發展,宇宙膨脹也在證實著這一點。但實際上我們觀測宇宙生活的世界卻是相對有序的是低熵態的,這與原有的結果產生了偏差。

玻爾茲曼提出了一個猜想,宇宙原本應是高熵態的,由于它的隨機漲落可以造成一部分環境熵態很低的狀態。雖然熵增定律認為事物的混亂程度越低,幾率也較低,但置于宇宙這樣的大環境中仍然會發生。 也正由于這樣低機率事件的發生,才產生了我們所處的環境,產生了智慧生物。

根據上面提到的理論,高熵態的宇宙發生漲落,偶然間才形成了這樣一個低熵態的環境,演化成了現在的世界以及人類的出現。那麼諾大的宇宙,低機率的事件發生的次數也絕非僅此一件,黑洞,恒星,這些高度有序的物質也是通過宇宙眾多粒子毫無規律的碰撞,偶然形成的。

在數次低熵態的產生過程中就會產生數個自我意識,那麼宇宙中其實就漂浮著有很多這樣玻爾茲曼的大腦。

人擇理論

強人擇理論認為一種物質宇宙必須與觀測到它的存在意識的智慧相匹配,并不會出現不讓我們出現的可能性。并且只會物種出現后,會以文化的形式傳承下去,并就會到達別的宇宙與其交流。

它表達出來了一種觀點,所孕育我們的宇宙中,總是調控的那麼精準,若稍有一點偏差,我們的生命就不會出現,更不會有智慧生物思考宇宙生命萬物的起源了。言論聽起來仿佛有些自大,我們還在探索宇宙的初級階段,尋找其他的智慧生物也是我們一直在做的。

弱人擇理論認為,世界上不止一個宇宙,每個宇宙都有自己的演變過程,人類只是眾多演變中的一種結果。

這一理論似乎提供了一種正確的觀點,解釋了宇宙中一種良好的秩序。 假定存在可以支援智慧生命的宇宙,那麼實際上這種宇宙必定存在,而我們的宇宙無疑也是其中之一。然而,多選擇的智慧設計并不僅限于多選擇宇宙理論的假定。

結語

玻爾茲曼的大腦最終也無法驗證其真假,或許宇宙中真的漂浮著千千萬萬的意識體,只是有的只存留一瞬,有的可以一直保持自身穩定的狀態。

我們無疑是幸運的,從漫長的演化過程中,擁有了智慧,學會思考,不斷解鎖自身的奧秘后,也開始好奇浩瀚的宇宙謎題。終有一天,人類也會得到確切的答案。

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