奧地利物理學家路德維?!げ柶澛岢鲆粋€觀點:如果已知的低熵態(tài)宇宙是來源于熵的漲落,那漲落中也應(yīng)該會出現(xiàn)許多低熵的自我意識,比如一個孤單的大腦。這種孤單的大腦就被命名為波爾茲曼大腦。 奧地利著名物理學家:路德維希·玻爾茲曼 一、“玻爾茲曼大腦”是什么? 如果永恒暴漲模式是正確的話,那么,我們的宇宙只不過是“多元宇宙”中的一個。 只要獲得足夠的空間和時間,被稱為“玻爾茲曼大腦”的意識程度最小的“目擊者”就有可能出現(xiàn),而且在數(shù)量上超越像我們這樣的“普通目擊者”。 由于虛空空間包含著一種被稱為真空能量的排斥力,所以它最終可能催生顆粒、原子甚至理論上的意識性實體。這些假設(shè)的“玻爾茲曼大腦”,亦即對周圍空間的“自發(fā)目擊者”,對人類在宇宙中的地位提出了挑戰(zhàn)。 那么,這些東西到底是什么呢? 從理論上講,它們可能呈現(xiàn)幾乎任何一種形式,但根據(jù)概率定律和量子力學,它們體積越大,結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,就越發(fā)不大可能顯現(xiàn)。它們可能是脫離軀殼、帶有眼球、飄浮在外層空間的大腦。它們可能由一個整體所構(gòu)成,身裹太空服,配備氧氣瓶。它們可能是人類的大腦、動物的大腦,或者由氣體組成的智能外星人物種。不管根據(jù)研究人員達成的什么定義,真正重要的在于:它們具有發(fā)揮意識的資格。 它們甚至不一定是真實的大腦。舉例來說,如果計算機能變得復(fù)雜到足以被視為一種意識,那么,它們同樣具備這個資格。由于計算機芯片將大量的處理功率融入微小的空間,因此,硅基玻爾茲曼大腦的體積可能比生物大腦小得多。如果這樣的話,那將會使意識性計算機更有可能從真空而不是生物實體中“橫空出世”,意味著它們可能成為支配宇宙的主宰之一。 二、波爾茲曼大腦的發(fā)現(xiàn)與人擇原理 請你考慮一下這個問題:為何你的耳朵具有它們現(xiàn)在的形狀和位置? 答案也許是使得眼鏡能配戴在耳朵上。 假如那樣的話,耳朵必須存在且必須在它們現(xiàn)在的地方,而這正是眼鏡的存在所決定的。這就是人擇原理的最基本含義:正是因為人類的存在,才能解釋我們這個宇宙的種種特性。 但是,這種思維是否從反方向來理解了呢? 如果說眼鏡被設(shè)計成能適合耳朵,是否更準確些呢?假如耳朵長在別的地方或根本就不存在的話,那么,就會以不同的樣式設(shè)計眼鏡了。人擇宇宙學原理(簡稱人擇原理)由鮑羅和泰伯拉提出。這條原理很復(fù)雜,簡言之,即“我們看到的宇宙之所以這個樣子,乃是因為我們的存在?!?/p> 人擇原理又分為弱人擇原理和強人擇原理。弱人擇原理認為,我們生存在眾多個宇宙演化模型中一個,假如我們不是身處現(xiàn)在這模型,即宇宙會以不同方式演化,我們也不會在這里。而強人擇原理就更肯定宇宙一定會生出有智慧生物,不允許宇宙以其他不能夠令我們生存之選擇出現(xiàn)。 應(yīng)用弱人則原理的一個例子,是“解釋”為何大爆炸發(fā)生于大約100億年之前——智慧生物需要那么長時間演化。一個早期的恒星必須首先形成,這些恒星將一些原先的氫和氦轉(zhuǎn)化成像碳和氧這樣的元素,由這些元素構(gòu)成我們。然后恒星作為超新星而爆發(fā),其裂片形成其他恒星和行星,其中包括太陽系,太陽系的年齡大約是50億年,地球存在的頭10到20億年,對于任何復(fù)雜東西的發(fā)展都太熱了。 余下的30億年才用于生物進化的漫長過程,這個過程導致從最簡單的機體到能夠測量回溯到大爆炸那一瞬間的生物的形成。 很少人會對弱人擇原理的有效性提出異議。然而,有的人走得更遠并提出強人擇原理。按照這個理論,存在許多不同的宇宙或者一個單獨宇宙的許多不同的區(qū)域,每一個都有自己初始的結(jié)構(gòu),或許還有自己的一套科學定律。在這些大部分宇宙中,不具備復(fù)雜組織發(fā)展的條件;只有很少像我們的宇宙,在那里智慧生命得以發(fā)展并質(zhì)疑:“為何宇宙是我們看到的這種樣子?”回答很簡單:如果它不是這個樣子,我們就不會在這兒! 1988年11月,科學家們就一直討論多年的論題——人類學的原理,召開了一次極有權(quán)威的科學會議。 “人類學的”(Anthropic)一詞源于希臘語,意思是“與人有關(guān)的”。人類學原理試圖強調(diào),人類作為目擊者,對宇宙的真正存在來說是必需的。 也許看來它的反面是正確的。我們是在一顆普通恒星的一個小的行星上,而這顆恒星湮沒于包含了幾千億顆恒星的一個星系里,還有另外的恒星在其他1000億個星系里。為什么如此無法想象的龐大的一個宇宙居然僅為我們而存在? 答案則是宇宙越小,它膨脹然后收縮而絕滅所需的時間就越少。對我們來說,為了取得進化時間,宇宙必須像它現(xiàn)在那樣大。 此外,自然規(guī)律使得原子能夠形成;大爆炸以后有過的經(jīng)歷似乎使恒星和星系得以形成。要不是原子、恒星和星系剛好能形成的話,那么我們自己就不可能形成。 量子理論也使得我們好像是必不可少的。根據(jù)量子理論,在有些情況下,我們實際上只有在觀測到電子時才可能辨別它在做什么;而當沒有觀測到電子時,即使理論上也不可能推斷它在做什么。 按照這個理論,某些科學家認為宇宙必須有目擊者,而且自始至終必須有目擊者。但另一方面,直到宇宙150億歲時,最早的人類才進化。恐龍曾有資格當目擊者嗎?直到宇宙100億歲時,地球本身才形成。這是否意味著在其他行星上有別的形式的生命曾作見證?否則它是否意味著宇宙是上帝僅僅為了人類的利益而創(chuàng)造的?而且那個上帝從頭到尾是宇宙永恒的監(jiān)護人嗎?根據(jù)強人擇原理,這個假定似乎是必然的。 然而,大多數(shù)科學家更喜歡弱人擇原理。為了理解其意義是什么,請你考慮一下這個問題:為何你的耳朵具有它們現(xiàn)在的形狀和位置?答案也許是使得眼鏡能配戴在耳朵上。假如那樣的話,耳朵必須存在且必須在它們現(xiàn)在的地方,而這正是眼鏡的存在所決定的。 但這種思維恰巧是從相反方向來理解的。事實上,眼鏡被設(shè)計成能適合耳朵,而不是反過來。假如耳朵長在別的地方或根本就不存在的話,那么就會以不同的樣式設(shè)計眼鏡。 同樣情況,有可能存在無限多的宇宙,每個宇宙具有一組不同的自然規(guī)律?;蛟S這無限多的宇宙中,除了一個之外,其余的宇宙所具有的自然規(guī)律都不容許生命存在。而僅有一個宇宙里,其自然規(guī)律確實考慮到了生命的存在。 這一個宇宙就應(yīng)是我們的宇宙,而我們就在其中經(jīng)歷了進化,然后對這個宇宙顯得多么恰好地適合于我們感到驚異。 我們怎樣能斷定弱人擇原理是否正確呢?畢竟,我們自己的宇宙是我們所能觀測的惟一一個宇宙。要是有無數(shù)個宇宙的話,那么可能有許多宇宙足夠接近完美而容許我們這種生命生存。我們的宇宙應(yīng)只是它們中的一個,且它也許不是最臻完美的。 三、玻爾茲曼大腦悖論 我們生活的世界有序性相當高,熵相當?shù)?,而宇宙在膨脹這一事實又說明宇宙過去曾經(jīng)處于一個熵更低的狀態(tài)。 熱力學第二定律說明封閉宇宙的熵永遠不會減少。 最可能的宇宙是一個高熵態(tài)物質(zhì)分布均勻的宇宙。但為何我們能觀測的宇宙熵如此之低? 對此,玻爾茲曼提出一個猜想:我們觀測到的低熵世界來源于高熵宇宙的隨機漲落。大的漲落可以造成熵很低的狀態(tài),概率也很低,但在宇宙廣闊尺度下仍然會發(fā)生,而我們自身的存在也是來源于這種漲落帶來的低熵世界。進一步演繹就可以得出:這種漲落有可能產(chǎn)生一個大腦——自我意識實體,而其概率比產(chǎn)生我們所處的低熵世界并進化出數(shù)量巨大的大腦的概率要大得多??梢杂嬎愠鰸q落出我們的世界的概率是,而漲落出玻爾茲曼大腦的概率是。 因此對于我們來說,宇宙中應(yīng)該有很多這種孤單的玻爾茲曼大腦漂浮在無序中,他們有和我們不同的意識和記憶。因此對于宇宙來說觀測者更有可能是這種隨機漲落出現(xiàn)的大腦,而非人類這種進化出來的大腦。 |
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