深度解读“玻尔兹曼大脑”,整个宇宙是一个意识大脑?



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深度解读“玻尔兹曼大脑”,整个宇宙是一个意识大脑?


不得不说 , 网络上对于“玻尔兹曼大脑”的解读看起来越来越“邪乎” , 实际上 , 玻尔兹曼大脑与自我意识体没有什么关系 。 玻尔兹曼大脑涉及到的内容主要是熵增(熵减)与热力学第二定律之间的关系 , 还有就是:时间到底有没有箭头?时间是不是双向的?

在微观世界 , 时间之是不存在的 , 时间没有方向 , 或者说时间是可以向前 , 也可以向后的 。
而热力学第二定律告诉我们 , 时间只有一个方向 , 那就是向前 , 熵只能无情地增加(有序到无序) 。

显然 , 微观世界的时间可以向前也可以向后违反了热力学第二定律 。
在现实世界中 , 任何一个事件发生后 , 我们把整个事件倒过来播放 , 也不会违反物理定律 。 比如说你随手向上高抛一个球 , 球到最高点 。 你把整个过程用手机录下来 , 然后倒过来播放 , 你会发现球从最高点落下来 , 你会认为这仍旧是很正常的物理现象 。
如果你放别人观看正常的视频和倒过来播放的视频 , 别人根本无法区分哪个是正常播放的视频 , 哪个是倒着播放的视频 。
这种现象在量子世界里也是如此 , 在量子世界里我们同样无法区分微观粒子的“正常播放”还是“倒着播放” 。
但是热力学第二定律告诉我们 , 这种时间的对称性是不对的 。 举个简单的例子 , 你不小心把一个生鸡蛋打碎了 , 这是个正常的物理现象 。 但如果倒过来播放 , 一个打碎的鸡蛋变成了完好无损的生鸡蛋 , 你一眼就能看出问题所在 , 认为那不可能发生 。
问题就来了:宏观物体都是由微观粒子组成的 , 为何微观粒子有时间对称的现象 , 而到了宏观世界里就没有了呢?
如果宏观物体的热力学属性确实由微观粒子展现出来的 , 如果我们把微观粒子的运动方向(速度)全部反过来 , 很明显这个过程就会出现熵减 , 结果违反了热力学第二定律 。

玻尔兹曼对这个问题进行了深入思考 , 最后他甚至提出 , 所谓的热力学第二定律并非一个客观大自然法则 , 只是具有统计性质 。 熵 , 并不总是在增加 , 相反增加的可能性很大罢了 。
现有物理学法则对熵的解释通常是这样的 , 在孤立的系统里 , 熵总是无情地增加(有序到无序) 。 但按照玻尔兹曼的诠释 , 熵并不一定总是增加 , 只是增加的概率很大 , 减小的概率很小罢了 。
所以 , 从概率上讲 , 一个低熵系统几乎不可能出现熵减 , 而基本上都会朝着熵增的方向发展 。
其实上面的结论已经不是物理定律了 , 看起来更像是纯粹的逻辑关系罢了:我们处在一个低熵系统 , 当然会朝着高熵演化了!
问题也就来了:所谓的低熵系统 , 又是从什么状态演化来的呢?
按照玻尔兹曼的诠释 , 无论在什么系统里 , 高熵出现的几率很高 , 相反低熵几乎不可能出现 。 按照这种逻辑关系来推理 , 我们如今所在的低熵系统几乎肯定是从某种高熵系统中演化出来的 。
于是我们就会得出这样的结论:宇宙一定是朝着熵减方向演化的!
还是回到玻尔兹曼的观点 , 如今的低熵宇宙确实是从高熵系统中演化来的 , 而如今的低熵也必定朝着高熵演化 , 实际上这就是玻尔兹曼大脑的雏形 。
这种观点与热力学第二定律相悖了吗?是 , 也不是!
所谓的熵增现象其实只是宇宙漫长演化历史暂时表现出来的现象 , 一种涨落现象 , 并不违背热力学第二定律 。
如何理解上面这句话?举个通俗的例子就明白了 。
我们游泳时都会感受到浮力 , 从微观层面讲 , 浮力其实是海量的水分子撞击你的身体产生的 。 但是从微观层面讲 , 不同的时间 , 水分子撞击到你身体的速度方向 , 撞击力还有水分子的数量都是不同的 。 只不过由于水分子数量实在太大了 , 以至于我们很难感受到这种差异 , 体现出来的就是平稳的浮力 。
不过如果我们真的有一台非常精密的仪器 , 理论上我们就能精确地测量出浮力在上下波动 , 只是波动非常非常小 , 这就是所谓的涨落(波动) 。

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