玻尔兹曼大脑(玻尔兹曼大脑悖论)

如何解释「玻尔兹曼大脑」?

玻尔兹曼大脑为我们描述了宇宙中一种孤单的大脑，在宇宙空间中存在着熵，而熵是分低熵和高熵的，就在熵起落的状态里面就存在着许多低熵的自我意识，这种自我意识就是玻尔兹曼大脑，也就是宇宙中独有的意识流。

同时，玻尔兹曼认为，已知宇宙更有可能是一个高熵宇宙的涨落，这里涉及到复杂的量子力学。虽然大部分科学家认为这种观点是错误的，未必存在这种状态的宇宙，但是也不能完全否定它存在的可能性。

这样一来，已知宇宙的出现就是一个巧合，而生命发展的规律其实也是在抵抗熵增，所以我们也有可能是一种低熵状态，人类就是巧合中的巧合，因为自我意识的出现本身就是宇宙中最难解释的事情。

实际上，玻尔兹曼也认为，既然人类都有可能出现自我意识。相对来说，宇宙中存在独立自我意识体的情况更有可能，它们同样看不见也摸不着，并且是一种特殊的“大脑”。

什么是玻耳兹曼大脑?

玻尔兹曼大脑是可以看作宇宙中漂浮的拥有自我意识的裸大脑。注意,不是《三体》中云天明的只送大脑,而是只有大脑。玻尔兹曼是统计物理学的奠基人。他已经知道,生命是一种低熵态(也就是十分有序的状态)。根据熵增加原理,在一个孤立体系中,有序状态很容易演化成乱七八糟的无序状态(例如,一盒牙签掉在地上会变得乱七八糟)。既然如此,那么我们在宇宙中观察到的生命(包括我们自己),又是如何产生的呢?难道这些有序状态是凭空冒出来的吗?对.玻尔兹曼认为确实可以凭空冒出来。因为在一个乱七八糟的无序体系中,每个地方的混乱程度是不一样的,而且会不断变化。这就是涨落。如果一个体系非常大(例如,一个体系拥有海量的牙签),虽然它整体上处于平衡态,但它的局部还是可以涨落出有序的状态。(例如,把几百万亿盒牙签摔在地上,总会有一些牙签较为整齐地排列在一起。)假如宇宙是一个巨大的平衡态体系,其中有着数不胜数的粒子,那么这些粒子总可以涨落出一些比较有序的状态,使生命得以产生,最终演化出像我们一样的智慧生命。但是,玻尔兹曼的另一项发现表明,这种涨落的概率有的大,有的小。如果一个涨落的熵值很大(不太有序),它产生的概率就相对较高。如果一个涨落的熵值很小,它产生的概率就较低。把两个问题放在一起看就会产生一个可怕的结论。一个有自我意识的有大脑的活人,和一个有自我意识的裸大脑相比,活人更加复杂精密,有序度更高,熵值较小,产生的概率较低。反之,裸大脑相对简单,有序度较低,熵值较大,产生的概率较高。既然概率较低的人类已经出现了,那么是否意味着宇宙中正漂浮着数量比人类多得多的拥有自我意识的裸大脑呢?既然裸大脑的数量远远超过人类,为什么我们至今没有发现呢?既然裸大脑拥有自我意识,我们怎么知道我们现在的意识是真实的,还是裸大脑的一个“黄粱美梦”呢?显然,玻尔兹曼的推理用到许多条件,其中一些条件在真实的宇宙中是不成立的。但是,玻尔兹曼大脑是一个好用的模型,可以帮助理论物理学家指导和检验某个宇宙学模型的完备性和合理性。例如,研究玻尔兹曼大脑的文章往往是这样的题目:《宇宙学常数在微扰中的意义》,《宇宙担负的起暴胀吗》,《我们的宇宙是否会在200亿年的时间内衰变》,《彻底理解弦景观,玻尔兹曼大脑和宇宙学常数的意义》等等。(详见《宇宙之书》)

玻尔兹曼大脑是什么？为何会这么恐怖？

所谓的“玻尔兹曼大脑”就是把宇宙设想成一种从高熵状态不断膨胀收缩的过程，假如这个理论成立的话，那么宇宙中就会“危险重重”，随时都有可能出现一些具有大规模杀伤力的独立意志物体，因此，让人感觉非常恐怖。

我们都知道，尽管现如今人类的科技水平随着时间的推移不断进步，但是，自然界的很多现象，仍然困扰着无数学者，是我们迄今为止还难以解决的一些问题。比如说，神秘的“熵增定律”。

熵，是宇宙中各类现象和规律存在的法则，也是我们所目睹的三维世界中，一切物质的基础。因此，上世纪著名物理学家爱因斯坦，将其称之为“宇宙第一定律”，认为它归纳了宇宙里的种种变化。从熵的角度看来，所有变化的出现，其实都是已经注定好了的；

生命，就是“高熵宇宙”的一种体现。而在十九世纪物理学家玻尔兹曼的构想里，熵增，还解释了宇宙另外一个非常恐怖的事实。就是，整个宇宙，类似于人类的一个大脑；而生命和星体，就是大脑中出现的随机意识。

当然，尽管宇宙本质上类似于大脑，但是它和我们人类的“脑回路”肯定存在着非常大的区别。在玻尔兹曼的眼中，这更像一个已经设定好了进程的代码；但是运行结果不为人所知。因此，宇宙中可能因为“熵增现象”；

产生许多我们意料之外的造物，并且，这种状态从来没有停止过，从宇宙边界仍然在膨胀，星系仍然在不断诞生中就能看出。

而且，因为“熵增”出现的新物质，它的粒子排列组合是完全随机的。这也就是说，宇宙中随时都有可能突然冒出来一个具有毁灭所有文明能力的“大规模杀伤性武器”，这个武器还有可能具有着自我意识。

听起来，的确很细思恐极！

波尔兹曼大脑是啥？它真的存在吗？

导读：一般认为，人类的大脑是意识的载体，而意识很可能是140亿个脑细胞之间信息传递的产物。而在浩瀚的宇宙中，有着太多人类所不了解的事情，甚至有可能存在巨大的意识体，这就是波尔兹曼大脑！

根据热力学第二定律的描述，宇宙的熵只会增加不会减少，所以科学家们认为我们的宇宙处于一个低熵态，同时也认为宇宙的起源便是低熵态，然而这种说法似乎有点牵强，因为我们我发解释宇宙最初的低熵值从何而来，除非将其归于上帝！于是，科学家波尔兹曼便提出了一个新的概念：熵值的涨落！

宇宙熵值的涨落

波尔兹曼为我们设计了一个非常有趣的实验，假定在一密闭的空间里存在着一亿个分子，它们无规则的在运动，虽然绝大部分时间，这些分子会不规则的分布在这个空间里，这就代表着宇宙处于高熵状态。但总有那么一瞬间，绝大部分分子会集中分布在一个角落，而这就是低熵状态。

虽然这个概率非常小，但只要时间足够久，这种状态的出现就是必然事件，就像你闭上眼睛随机敲打键盘，经过漫长的时间，总会有那么一个时刻，敲打出的字符会神奇地组合成优美的诗句！基于这种情况，便出现了熵值的涨落！

当然，这并不代表热力学第二定律就是错误的！事实上对于宇宙这样的一个整体结构而言，熵值无疑是增加的，但这并不妨碍一些区域内熵值出现涨落的情况，而且在宇宙中，这样的区域可能存在很多。

波尔兹曼大脑

既然宇宙的许多区域存在着熵值的涨落，那在涨落的过程中，会发生什么现象呢？基于此，波尔兹曼又提出了一个全新的概念：玻尔兹曼大脑。

波尔兹曼大脑其实就是一种在混乱当中熵的涨落的自我意识，就好像一个孤独的大脑一样，这个假想中的大脑被称为玻尔兹曼大脑。而随着熵值的不断涨落，就像脑细胞之间信息的传递一样，波尔兹曼大脑有可能诞生意识！

我们可以想象一下，宇宙中存在着数之不尽的星系，其中更是拥有近乎无限的恒星、行星等天体，如此庞大的基数，如果将这些天体都比作波尔兹曼实验中的天体，那将会有非常高的概率出现熵值的涨落，也就是波尔兹曼大脑。

波尔兹曼大脑表达了什么？宇宙真的存在意识吗？

事实上，波尔兹曼大脑并不能算是意识体，与人类大脑存在着本质的不同，波尔兹曼大脑的存在是基于熵值的涨落而出现的，而熵值并不是一个具体的事物，而是一个物理概念。按照这个思路，波尔兹曼大脑甚至可以脱离实物而存在，也就是说，本质上来讲，波尔兹曼大脑可以不需要载体！

所以，波尔兹曼大脑与宇宙的意识并不存在实质性的联系，但不否认，如果整个宇宙都处于熵值的涨落状态，宇宙或许真的存在意识。

那波尔兹曼大脑究竟表达了什么？

其实，波尔兹曼大脑描述了一个关于宇宙的可怕事实：在宇宙尺度下，概率并不存在，因为无论是多么小的概率，当数量和时间叠加到一定程度的时候，它将必然实现，宇宙不存在偶然！

从这个层面上来讲，波尔兹曼大脑很有可能代表了宇宙的本质，同时，所有可能性都必然会出现的概念与平行宇宙理论又存在着许多共同点，所以，波尔兹曼大脑一直都是科学家们孜孜不倦研究的课题！

什么是玻尔兹曼大脑？科学家为什么要研究它？

或许你知道一个叫作笛卡尔的人，世人对他的印象不仅只是停留在“我思故我在”，他还提出过一个思想：你如何证明外面的世界不是你的幻想世界呢？此思想一经提出就引起了轩然大波，那时的人甚至一度陷入恐慌之中，因为他们发现好像确实没有什么能证明自己就是真实存在的。但笛卡尔的思想还有一个物理版本，被称为玻尔兹曼大脑。到目前为止，玻尔兹曼大脑思想一直是科学界争论的焦点之一，让我们看看它的背后究竟隐藏着什么吧。

物理学在整个人类社会中的地位非常之高，这是因为在此之前，虚幻和真实一直是哲学和神学的必争话题，直到物理学的介入才让它们双方停息事端。如庄周梦蝶，再例如电影《盗梦空间》中让人难分真假的梦境，这一切都来自一个很简单的思想：我们听到、看到、摸到、嗅到的所有东西都来自我们的感觉器官。这些信息在进入我们大脑时是直观的，如果我们看到一个人嘴巴在动，但无法听到他在说什么，信息通道就会闭塞一部分，就无法完整地传达到大脑，也就会出现一种“做梦”的感觉。（我们不讨论现实中因各种原因丧失部分感官功能的人）

那么如果说感官不经过大脑，大脑就无法思考了吗？这在逻辑上是否定的，毕竟我们无法想象出一个从未接触过的“东西”。即虽然我们在做梦时会经历各种怪诞，但这一切都建立在我们曾经见过或曾经感受过所引发的联想。例如当我们梦到了从未听到过的奇妙声音，这是因为我们在现实中就听过“声音”这个东西。

话又说回来，这些与玻尔兹曼大脑有什么关系呢？通俗来讲，波尔兹曼大脑就是一个虚拟的体验，就算没有身体，依然能够感受到世间的一切。地球所有人的思想都一定不会不一致，都是处于无序的状态，但如果我们强行用虚拟体验将之变为有序，这一切都变得有意思了。

我们先聚集一群人，当其中第一个虚拟体验出现时，我们将其编号为1，当第二个虚拟体验出现时，我们将其编号为2。这时虽然这一群人的思想都是无序地，可我们用波尔兹曼大脑的方式强行变得有序了起来。如果再不告诉他们序号的情况下让地球上的人随机排列，总有一天人们会排列到完全有序的队列。这上面提及一个相关理论，那就是当一个概率趋向无限小的事件被增加无限多的数量和时间，该事件一定会发生。就好似让一只猴子在电脑前随机敲打，只要时间足够长，猴子早晚会打出一套《世界百科全书》出来。

那么将这些所有序号按顺序排列，不只是思想，就连宇宙中也会存在类似的序号，它的载体更多，可能是一颗星球、一粒尘埃甚至是一颗黑洞。就此计算，整个宇宙可能存在无限多个类似“思想”的波尔兹曼大脑，我们甚至可以将它与平行宇宙联系起来，研究波尔兹曼大脑的意义就变得十分重要。

什么是玻尔兹曼大脑？你是如何理解玻尔兹曼大脑的?

宇宙存在着一个基本的规律，熵增定律，熵增定律告诉我们，温度只能由高温物体向低温物体传递，孤立系统内部的有序性只能自发降低，逐渐从有序走向无序，而这个过程是不可逆的。

自然条件下，热量从较热的物体流向较冷的物体。集中在房间一角的空气会弥散到整个空间。所有这些过程似乎都有一个优先的时间方向，这意味着存在一些量（熵），它代表着系统的无序性，总是随着时间而增加。难怪熵被描绘成“时间之箭”。

毕竟从难易程度上来看，基本粒子直接组成大脑，明显要比组成行星与生命，再组成大脑，“简单快速”的多。而这种“独立存在于宇宙中的大脑”，就是玻尔兹曼大脑，它可能只在宇宙中“存在”过一瞬间，也可能真的“恒久”存在于宇宙，并感知着宇宙本身。

在微观尺度上，熵增定律同样不容置疑，一杯高于室温的水，最终一定会放凉，因为温度只能从高温物体向低温物体传递，而从微观视角来看，就是高速运动的热水分子将动能传递给了与之发生碰撞的空气分子，使得空气分子运动速度增加。

我们人类的大脑无疑是一种高度有序的结构，它拥有自主意识，可以进行复杂的思考，而如此高度有序的物质竟然自发诞生于无序的物质之中，这又作何解释呢？还是让我们回到水分子与空气分子进行动能传递的问题上来。

大脑不是一个孤立的系统。它不断地从外部世界获得输入。它是外部世界信息的消费者，就像生物是食物的消费者一样。正如多年来许多科学家所论证的那样，大脑本质上创造了一个外部世界的内部模型，这个模型是由其一生中积累的感官信息所塑造的。

宇宙虽说被熵增定律统治着，但目前看来，宇宙的熵值并不高，因为宇宙中，仍然存在着星系和恒星，以及其他各种天体，最重要的是，还存在着人类这种“自我意识”体。

我们都没有办法去对它进行验证。甚至于我们想用计算机来进行模拟也不可以，因为如此低概率事件已经远远超过了最先进的计算机的运算能力。