Wat is de hypothese van Boltzmann Brains?

Boltzmann-hersenen zijn een theoretische voorspelling van Boltzmanns verklaring over de thermodynamische pijl van tijd. Hoewel Ludwig Boltzmann dit concept zelf nooit heeft besproken, kwamen ze tot stand toen kosmologen zijn ideeën over willekeurige fluctuaties toepasten om het universum als geheel te begrijpen.

Ludwig Boltzmann was een van de grondleggers van het veld van thermodynamica in de negentiende eeuw. Een van de belangrijkste concepten was het tweede wet van de thermodynamica, die zegt dat de entropie van een gesloten systeem neemt altijd toe. Omdat het universum een ​​gesloten systeem is, verwachten we dat de entropie in de loop van de tijd zal toenemen. Dit betekent dat, gegeven voldoende tijd, de meest waarschijnlijke toestand van het universum er een is waar alles in thermodynamisch evenwicht is, maar we duidelijk bestaan ​​niet in een universum van dit type, want er is tenslotte overal om ons heen in verschillende vormen, niet in de laatste plaats het feit dat we bestaan.

Met dit in gedachten kunnen we het antropische principe toepassen om onze redenering te informeren door er rekening mee te houden dat we echt bestaan. Hier wordt de logica een beetje verwarrend, dus we gaan de woorden lenen van een paar meer gedetailleerde beschouwingen over de situatie. Zoals beschreven door kosmoloog Sean Carroll in "From Eternity to Here:"

Boltzmann ingeroepen het antropische principe (hoewel hij het niet zo noemde) om uit te leggen waarom we ons niet in een van de veel voorkomende evenwichtsfasen zouden bevinden: in evenwicht kan het leven niet bestaan. Het is duidelijk dat we de meest voorkomende omstandigheden in een dergelijk universum willen vinden die gastvrij zijn voor het leven. Of, als we voorzichtiger willen zijn, moeten we misschien op zoek gaan naar omstandigheden die niet alleen gastvrij zijn leven, maar gastvrij voor het specifieke soort intelligente en zelfbewuste leven dat we graag denken dat we zijn zijn...

We kunnen deze logica tot het einde brengen. Als wat we willen een enkele planeet is, hebben we zeker geen honderd miljard sterrenstelsels nodig met elk honderd miljard sterren. En als we één persoon willen, hebben we zeker geen hele planeet nodig. Maar als we in feite een enkele intelligentie willen, die in staat is om over de wereld te denken, dan hebben we niet eens een hele persoon nodig - we hebben alleen zijn of haar hersenen nodig.

Dus de reductio ad absurdum van dit scenario is dat de overgrote meerderheid van intelligenties in dit multiversum eenzaam zal zijn, hersenen zonder lichaam, die geleidelijk uit de omringende chaos fluctueren en vervolgens geleidelijk weer oplossen erin. Zulke trieste wezens zijn door Andreas Albrecht en Lorenzo Sorbo "Boltzmann-hersenen" genoemd ...

In een paper uit 2004 bespraken Albrecht en Sorbo "Boltzmann-hersenen" in hun essay:

Een eeuw geleden beschouwde Boltzmann een 'kosmologie' waarbij het waargenomen universum moest worden beschouwd als een zeldzame fluctuatie uit een evenwichtstoestand. De voorspelling van dit gezichtspunt, vrij algemeen, is dat we in een universum leven dat de totale entropie van het systeem maximaliseert, in overeenstemming met bestaande waarnemingen. Andere universums komen gewoon voor als veel meer zeldzame fluctuaties. Dit betekent dat zoveel mogelijk van het systeem zo vaak mogelijk in evenwicht moet worden gevonden.

Vanuit dit oogpunt is het heel verrassend dat we het universum om ons heen in zo'n lage entropietoestand vinden. In feite is de logische conclusie van deze redenering uiterst solipsistisch. De meest waarschijnlijke fluctuatie die consistent is met alles wat u weet, is gewoon uw brein (compleet met 'herinneringen' aan de Hubble diepe velden, WMAP-gegevens, enz.) Die snel uit chaos fluctueren en dan onmiddellijk weer in chaos in evenwicht komen nog een keer. Dit wordt soms de 'Boltzmann's Brain'-paradox genoemd.

Het doel van deze beschrijvingen is niet om te suggereren dat Boltzmann-hersenen echt bestaan. Zoiets als de Schroedinger's kat gedachte-experiment, het doel van dit soort gedachte-experiment is om dingen maximaal uit te rekken extreme conclusie, als een middel om de potentiële beperkingen en gebreken van deze manier van te laten zien denken. Het theoretische bestaan ​​van Boltzmann-hersenen stelt u in staat ze retorisch te gebruiken als een voorbeeld van iets absurds dat zich manifesteert uit thermodynamische schommelingen, zoals Carroll zegt "Er zullen willekeurige fluctuaties in de thermische straling zijn die leiden tot allerlei onwaarschijnlijke gebeurtenissen - inclusief de spontane generatie van sterrenstelsels, planeten en Boltzmann-hersenen."

Nu je Boltzmann-hersenen als een concept begrijpt, moet je echter een beetje verder gaan met het begrijpen van de "Boltzmann-hersenenparadox" die wordt veroorzaakt door dit denken in deze absurde mate toe te passen. Nogmaals, zoals geformuleerd door Carroll:

Waarom bevinden we ons in een universum dat zich geleidelijk ontwikkelt vanuit een staat van ongelooflijk lage entropie, in plaats van geïsoleerde wezens te zijn die recent fluctueerden van de omringende chaos?

Helaas is er geen duidelijke verklaring om dit op te lossen... dus waarom het nog steeds als een paradox wordt geclassificeerd. Carroll's boek richt zich op het proberen de vragen op te lossen die het met zich meebrengt entropie in het universum en de kosmologische pijl van tijd.

Amusant, Boltzmann Brains is op een aantal verschillende manieren in de populaire cultuur terechtgekomen. Ze kwamen op als een snelle grap een stripverhaal van Dilbert en als de buitenaardse indringer in een kopie van 'The Incredible Hercules'.