熵增定律:宇宙中可能漂浮着大量的自我意识,被称为“玻尔兹曼大脑”

魅力科学君 2024-10-23 10:54:24

在探索宇宙的过程中,科学家们曾提出过大量的假说,其中的一些可以是说令人觉得匪夷所思,例如有一种假说认为,宇宙中可能漂浮着大量自我意识,由于该假说由奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼提出,因此这种可能存在的自我意识,就被称为“玻尔兹曼大脑”。

要理解波尔兹曼大脑,我们需要先来简单了解一下熵和熵增定律,简而言之,熵可以理解为系统混乱程度的一种量度,系统的熵越高,其混乱程度就越高,反之亦然,而熵增定律所描述的是,一个孤立系统的熵总是趋向于增加,并且不可逆转,直到熵达到最大化。

在我们的日常生活中,遵循熵增定律的现象随处可见,例如不打扫的房间会越来越乱,新鲜的食物会逐渐腐烂变质,机器在使用过程中会逐渐老化并最终报废等等,而从理论上来讲,宇宙万物也应该遵循熵增定律,也就是说,随着时间的推移,宇宙的熵也会越来越高。

然而问题在于:既然宇宙的熵总是在增加,那过去宇宙的熵必然比现在更低,如果我们将时间一直回溯的话,宇宙的起点就必然有一个极为有序、熵极低的状态,但为什么宇宙会以如此低熵的状态开始呢?

对于这个问题,玻尔兹曼给出的观点是,熵增定律是具有统计性的,实际情况应该是,在所有可能的状态之中,高熵态出现的概率非常高,而低熵态出现的概率却极低,也正因为如此,假如有一个系统处于低熵态,那么随着时间的推移,它的熵几乎必然会趋向于高熵态。

玻尔兹曼认为,尽管低熵态出现的概率极低,但这并不代表它就一定不会发生,在宇宙演化过程中,虽然绝大部分时间它会处于高熵态,但是在无限的时间尺度上,熵的随机涨落也可能会导致低熵态的出现。

所以一个推测就是,我们现在所观测到的低熵宇宙状态,可能只是一次极小概率的事件,而我们当前正处于这次涨落的熵增阶段,即从低熵态逐渐回归到高熵态。

这种推测虽然看似合理,但从概率上来讲,整个宇宙出现如此巨大涨落的概率,可以说是无限接近于零,相比之下,一个更可能的情况是:发生这种巨大的涨落并非是整个宇宙,而只是我们所能观测到的这一小部分区域,而其他部分的宇宙依然处于高熵态。

顺着这个逻辑,我们还可以将这个涨落范围继续缩小,例如,这会不会仅仅限于我们所能感知的地球及其附近区域呢?进一步想,由于自我意识其实就是一种低熵体,因此我们甚至不需要一个完整的世界经历涨落,只需要一个具有自我意识的“大脑”就可以了,而这就是所谓的“玻尔兹曼大脑”。

在这种情况下,虽然“玻尔兹曼大脑”有着记忆和认知,但这种“记忆”和“认知”却是它们自己虚构的,而在真实的宇宙中,除了“玻尔兹曼大脑”之外,其余部分仍然处于极度无序的高熵态。

尽管“玻尔兹曼大脑”形成的概率也很低,但与通过随机涨落形成整个宇宙的低熵状态相比,其形成概率却高出了太多,因此可以说,如果该假说成立的话,那么在无限的时间和空间尺度上,宇宙中就应该会出现多得难以计数的“玻尔兹曼大脑”,这些自我意识大量地漂浮在宇宙中,而我们也可能是其中的一员……

可以看到,虽然“玻尔兹曼大脑”令人觉得匪夷所思,但从理论上来讲,我们居然无法完全否定其存在的可能,当然了,这毕竟只是一种假说,所以大家看看就成,不必当真。实际上,像这样的假说还有很多,或许在遥远的未来,我们会发现,宇宙最深层的奥秘比我们现在提出的所有假设更加奇妙,也更加令人意想不到。

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评论列表
  • 2024-10-23 18:08

    有可能吧,毕竟谁都不敢确认

  • 2024-10-23 22:44

    宇宙很大很精彩,我要去看看[呲牙笑][呲牙笑]

  • 2024-10-30 09:56

    我觉得宇宙本身就是一个“大脑”,它有意识!

  • 2024-10-26 08:01

    人类一思考,老天爷就笑了

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