波爾茲曼大腦是假想的產(chǎn)生于混亂中熵的漲落的自我意識(shí)。自我意識(shí)是一種低熵態(tài)。奧地利物理學(xué)家路德維?！げ柶澛岢鲆粋€(gè)觀點(diǎn)：如果已知的低熵態(tài)宇宙是來(lái)源于熵的漲落，那漲落中也應(yīng)該會(huì)出現(xiàn)許多低熵的自我意識(shí)，比如一個(gè)孤單的大腦。這種孤單的大腦就被命名為波爾茲曼大腦。

• 中文名：波爾茲曼大腦
• 提出人：路德維?！げ柶澛?/li>

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玻爾茲曼大腦復(fù)活

玻爾茲曼大腦是偽科學(xué)

戴森球

不少宇宙學(xué)家認(rèn)為，從量子真空中向我們虎視眈眈的“玻爾茲曼”大腦是非常、非常可怕的，因?yàn)橄嚓P(guān)的演化模式提示：這些大腦對(duì)于宇宙的看法，與我們存在著驚人的差異。

只要被賦予足夠的空間和時(shí)間，一種有意識(shí)的物質(zhì)就會(huì)從真空中突然蹦出來(lái)，即使它持續(xù)的時(shí)間僅為1微秒。

誠(chéng)然，這類(lèi)事情是不可思議的，未必真的會(huì)發(fā)生，但卻并非不可能——至少?gòu)睦碚撋险f(shuō)是如此。物理學(xué)家將這類(lèi)基于假設(shè)的存在，稱(chēng)之為“玻爾茲曼大腦”，它是根據(jù)19世紀(jì)奧地利物理學(xué)家、一位在熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)領(lǐng)域作出過(guò)重大貢獻(xiàn)的先驅(qū)者路德維?！げ柶澛鼇?lái)命名的。玻爾茲曼提出了宇宙是否可能產(chǎn)生于熱漲落的問(wèn)題；他的著述預(yù)示著全新的理念：漲落還可能孕育一種觀視宇宙的意識(shí)性實(shí)體。從這個(gè)意義上說(shuō)，玻爾茲曼大腦不一定是真實(shí)的大腦，毋寧說(shuō)是一種隱喻，用以指稱(chēng)也許會(huì)自發(fā)出現(xiàn)的宇宙目擊者。

乍聽(tīng)之下，這種理念似乎是荒誕不經(jīng)的，但它正在幫助宇宙學(xué)家努力探索宇宙的演化模式以及人類(lèi)在其中的位置。

宇宙論，包括大部分科學(xué)，莫不建立在下述假設(shè)之上：在世間萬(wàn)物的宏大天象圖中，我們?nèi)祟?lèi)是典型的目擊者。16世紀(jì)的波蘭天文學(xué)家尼古勞斯·哥白尼主張：地球不過(guò)是一塊沿著太陽(yáng)軌道運(yùn)行的巖石。自從那時(shí)以來(lái)，人類(lèi)就被廢黜了其在宇宙中獨(dú)一無(wú)二的地位。物理學(xué)的諸多定律，無(wú)論對(duì)我們周遭的世界，抑或?qū)梢?jiàn)宇宙的其他區(qū)域，似乎都是普遍適用的。所以，除非有理由以其他方式思維，否則都應(yīng)假設(shè)我們?nèi)祟?lèi)才是典型的目擊者，這是長(zhǎng)期以來(lái)被世人視為神圣不可侵犯的觀念?！皩?duì)于我們所做的一切而言，這個(gè)假設(shè)是絕對(duì)必不可少的?！泵绹?guó)馬薩諸塞州塔夫茨大學(xué)的亞歷克斯·維倫金說(shuō)，“如果不是這樣假設(shè)的話(huà)，那就無(wú)法對(duì)任何事情作出推論來(lái)?！?

這是因?yàn)椋喝缛舨蝗?，無(wú)論我們看到什么，都不足以代表整個(gè)宇宙的概貌。由此，出現(xiàn)了這樣的問(wèn)題：據(jù)某些得到公認(rèn)的宇宙論演化模式預(yù)測(cè)，在未來(lái)萬(wàn)億年內(nèi)，“玻爾茲曼大腦”也許會(huì)在數(shù)量上大大超過(guò)像我們這樣維系于千萬(wàn)年進(jìn)化和生命支持的“普通目擊者”。如果真是這樣的話(huà)，那么，在宇宙的生命歷程中成為典型目擊者的，可能是那些在冥冥之中窺視著我們的玻爾茲曼大腦，而不是我們?nèi)祟?lèi)。不少宇宙學(xué)家認(rèn)為，這些從量子真空中向我們虎視眈眈的大腦是非常、非常可怕的，因?yàn)橄嚓P(guān)的演化模式提示：這些大腦對(duì)于宇宙的看法，與我們存在著驚人的差異。

在宇宙長(zhǎng)達(dá)137億年的歷史中，“玻爾茲曼大腦”基本上連“亮相”一次的機(jī)會(huì)也沒(méi)有過(guò)。但作為加速宇宙膨脹的因素，卻足以使天象圖發(fā)生變化。

玻爾茲曼大腦嶄露其“丑陋的嘴臉”，是在20世紀(jì)90年代末。當(dāng)時(shí)，有不少天體物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)：宇宙正在加速膨脹，而不是像多數(shù)人預(yù)期的那樣在逐漸減緩其速度。對(duì)于這種“暗能量”的一個(gè)可能解釋?zhuān)藗円咽熘獢?shù)十年了：虛空空間可能擁有固有的能量，它有一種排斥效應(yīng)，一方面推動(dòng)空間不斷膨脹，另一方面迫使物質(zhì)趨于分離。對(duì)于這種效應(yīng)，人們有不同的叫法，如宇宙常數(shù)或真空能量。它何以會(huì)存在的原因，是物理學(xué)中最難以解開(kāi)的謎團(tuán)之一。

不管其起源如何，真空能量是活躍的，而且總在發(fā)生著微妙莫測(cè)的漲落，偶爾足以轉(zhuǎn)化為顆粒和物質(zhì)。這里可能會(huì)冒出一個(gè)光子，那里也許會(huì)形成一個(gè)原子。這些物體，體積越大，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，就越發(fā)不大可能顯現(xiàn)。一旦等待的時(shí)間足夠長(zhǎng)，就可能冷不防地冒出玻爾茲曼大腦來(lái)?！八雌饋?lái)猶如一個(gè)奇跡，”加利福尼亞州斯坦福大學(xué)的理論家安德雷·林德說(shuō)，“卻并非完全不可能，只是概率極小而已?！?

在宇宙長(zhǎng)達(dá)137億年的歷史中，玻爾茲曼大腦基本上連“亮相”一次的機(jī)會(huì)也沒(méi)有過(guò)。但是作為加速宇宙膨脹的因素，卻足以使天象圖發(fā)生變化：它指向一個(gè)無(wú)窮大的空間，其持續(xù)時(shí)間也是無(wú)窮盡地漫長(zhǎng)，而且真空在不斷發(fā)生著漲落。這將是一個(gè)對(duì)于傳統(tǒng)的智慧生物既冷漠、黑暗，又不甚好客的所在，卻是滋生玻爾茲曼大腦的理想之地，這些大腦所看到的只是周?chē)奶摽湛臻g?！安柎穆竽X和不可名狀的東西，將以某種非常緩慢的速率，從這一真空中蹦出來(lái)，但持續(xù)的時(shí)間卻非常漫長(zhǎng)?！本S倫金說(shuō)。

宇宙可能產(chǎn)生兩種目擊者：像我們這樣的普通目擊者，以及稀奇古怪的玻爾茲曼大腦。宇宙學(xué)家面臨的問(wèn)題是：必須證明宇宙演化模式不會(huì)允許玻爾茲曼大腦在數(shù)量上超越人類(lèi)。

那么，哪一種目擊者更為普遍呢？要弄清楚這個(gè)問(wèn)題，不妨來(lái)考察一下暴漲理論，大部分宇宙學(xué)家將它視為對(duì)宇宙的最佳解釋。暴漲理論有一部分是由林德和維倫金在上世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的。這一理論認(rèn)為：我們的宇宙在創(chuàng)世大爆炸后不久，發(fā)生了規(guī)模巨大的膨脹，并且迅速趨于極度“平滑”和同質(zhì)，但在早期具有足夠的顛簸性，促使物質(zhì)經(jīng)過(guò)聚合而形成星系和銀河系。

許多宇宙學(xué)家主張：暴漲繼續(xù)在宇宙的不同點(diǎn)上發(fā)生，這種理論有“永恒暴漲”之稱(chēng)。在下面那幅圖像中，存在著一個(gè)空間愈趨膨脹的巨大背景，從中持續(xù)不斷地孕育出新的“袖珍宇宙”來(lái)。這些宇宙，有的就像我們置身其中的宇宙那樣，經(jīng)歷過(guò)短暫的爆炸生長(zhǎng)期，然后穩(wěn)定了下來(lái)；有的則可能適用截然不同的物理定律。在這個(gè)“多元宇宙”的腳本中，“袖珍宇宙”可能獲得無(wú)窮大的生長(zhǎng)，包含著無(wú)窮數(shù)目的星系和行星，而玻爾茲曼大腦可能在數(shù)量上超過(guò)普通的目擊者。

為了駕馭這些無(wú)窮性，研究人員已著手探索每一種目擊者的存在可能性?！拔覀冋诹η蠼鉀Q的，是計(jì)算這類(lèi)腳本中的概率?！奔永Ｄ醽喆髮W(xué)伯克利分校的拉斐爾·布索說(shuō)，“由此產(chǎn)生的泡沫數(shù)量是無(wú)窮的，它們每一個(gè)都是無(wú)窮大。所以，必須找到一種辦法，對(duì)這些無(wú)窮性加以比較。玻爾茲曼大腦就是幫助我們思索如何正確看待這種宇宙學(xué)的約束性因素之一?！?

具有激進(jìn)意義的解決方案，大多來(lái)自加拿大艾伯特大學(xué)的唐·佩奇。他認(rèn)為，我們的宇宙想必有一種自毀機(jī)制，在玻爾茲曼大腦可能占據(jù)支配地位之前使自身歸于毀滅。

事情怎么會(huì)是這樣的呢？正如真空能量具有可能形成玻爾茲曼大腦的量子漲落一樣，能量本身也會(huì)發(fā)生急顫而“衰變”成更高或更低的能級(jí)。在永恒暴漲的過(guò)程中，這就是“袖珍宇宙”開(kāi)始形成的緣由。

這樣的衰變，將起到宇宙復(fù)位開(kāi)關(guān)的作用，防止宇宙趨于衰老而被玻爾茲曼大腦所占領(lǐng)。佩奇表示，為了使我們的宇宙形成相應(yīng)的機(jī)制，需要從現(xiàn)在開(kāi)始的200億年內(nèi)關(guān)注這種衰變。他警告說(shuō)，如果耽擱的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，我們的宇宙就會(huì)急速地趨于膨脹，致使這樣的衰變泡沫永遠(yuǎn)也追趕不上：宇宙的最初殘片將會(huì)留存下來(lái)，永遠(yuǎn)繁衍著“玻爾茲曼大腦”。雖然這不是急需我們的子孫輩去擔(dān)憂(yōu)的事，但這個(gè)時(shí)間框架可能要比大部分人預(yù)期的短得多。

其他研究人員則認(rèn)為，如果視野更廣闊超然一些，就可望達(dá)到放逐玻爾茲曼大腦的目的，而不至于使我們的宇宙在尚未成熟的年齡就毀于一旦。他們聲稱(chēng)，多元宇宙正在演化出無(wú)窮數(shù)量、如同我們這樣的常規(guī)目擊者。惟一的問(wèn)題是，無(wú)窮數(shù)量的玻爾茲曼大腦也會(huì)冷不防地冒出來(lái)。不過(guò)話(huà)得說(shuō)回來(lái)，并非所有的無(wú)窮性都是等同的。為了判定誰(shuí)將贏得競(jìng)賽的勝利，物理學(xué)家已著手對(duì)目擊者的計(jì)算?！斑@將是人類(lèi)奮起抗?fàn)幍钠瘘c(diǎn)?！绷值抡f(shuō)。