谈谈“玻尔兹曼大脑”理论的缺陷

探索保持怀疑 2024-11-11 00:43:12

看见一些自媒体号在讨论“玻尔兹曼大脑”,我感觉有必要说说。

玻尔兹曼大脑(Boltzmann Brain),和宇宙全息论一样,都属于一种哲学观点。它所谓的那个“大脑”,是假想的产生于混乱中熵的涨落的自我意识。

奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼提出,如果已知的低熵态宇宙是来源于熵的涨落,那么在这种涨落中也应该会出现许多低熵的自我意识,比如一个孤单的大脑,这样的大脑就被命名为玻尔兹曼大脑。

玻尔兹曼认为——我们生活的世界有序性相当高,熵相当低,而宇宙在膨胀这一事实又说明宇宙过去曾经处于一个熵更低(也就是更加有序)的状态。热力学第二定律表明封闭宇宙的熵永远不会减少,最可能的宇宙是一个高熵态物质分布均匀的宇宙。但为何我们能观测到的宇宙熵如此之低呢?玻尔兹曼提出了一个猜想:我们观测到的低熵世界来源于高熵宇宙的随机涨落。大的涨落可以造成熵很低的状态,虽然概率很低,但在宇宙广阔尺度下仍然会发生,而我们自身的存在也是来源于这种涨落带来的低熵世界。

他的进一步演绎可以得出:这种涨落有可能产生一个大脑——自我意识实体,其概率比产生我们所处的低熵世界并进化出数量巨大的大脑的概率要大得多。可以计算出涨落出我们的世界的概率是10^{10^{29}}分之一,而涨落出玻尔兹曼大脑的概率是10^{10^{16}}分之一。

因此对于我们来说,宇宙中应该有很多这种孤单的玻尔兹曼大脑漂浮在无序中,它们有和我们不同的意识和记忆。所以对于宇宙来说,观测者更有可能是这种随机涨落出现的大脑,而非人类这种进化出来的大脑。

以上 就是玻尔兹曼大脑理论的假说。

需要注意的是,玻尔兹曼大脑目前仍然只是一种假说,尚未被科学所证实。它更多地是在理论和思想实验的层面上,引发人们对于宇宙、意识等问题的思考。但是,一些唯心主义者会利用这个哲学理论,制造一些似是而非的谬论。这也是我写这篇文章的目的。

我,首先用通俗的语句,重新解释一下玻尔兹曼大脑理论是什么?

想象一下,我们的世界就像一个超级大的游乐场。这个游乐场里有很多很多的东西,有的很整齐,有的很混乱。

我们知道,一般来说,东西越多越容易变得混乱。比如说,你的玩具,如果乱扔的话,就会乱七八糟的,这就是混乱。但是如果把玩具都整理好,分类放好,就变得很整齐,这就是不混乱,或者说熵比较低。

在整个宇宙这个超级大的游乐场里,也有这样的情况。大部分时候,宇宙里的东西都是很混乱的,就像你的玩具没整理的时候。

但是我们生活的这个世界呀,却不是那么混乱,而是很有秩序,就好像你的玩具被好好整理过一样,这是很少见的。

这一个叫玻尔兹曼的人就在想,为什么会这样呢?他觉得可能是因为宇宙有时候会突然发生一些奇怪的变化,就像在游乐场里突然出现了一个神奇的魔法。

这个魔法可能会让一些东西变得很整齐,很有秩序。比如说,可能会突然出现一个莫名其妙就存在的大脑,这个大脑会自己思考,就像我们的大脑一样,但是它是自己突然出现的,没有像我们人类一样慢慢长大,也没有身体,这就是玻尔兹曼大脑。

我们来举个例子。假设宇宙是一个超级大的游泳池,里面的水一直在乱动。大多数时候,水都是乱流的。但是偶尔,因为一些奇怪的原因,水会突然形成一个很特别的形状,比如像一个大脑的形状。

再比如说,想象宇宙是一大盒拼图。通常这些拼图都是乱的,但是偶尔会突然自己拼成一个大脑的样子。

总之,这种突然出现一个大脑的情况是非常非常少见的,比中彩票还难很多很多。

而且,这个大脑出现以后,它可能也不会存在很久,很快又会消失在混乱中。

以上,就是对所谓的玻尔兹曼大脑的通俗解释。

下面是对一些唯心主义者利用这个理论制造谬论的反驳。

一些唯心主义的自媒体号,说“宇宙之所以存在,是因为有观测者,是观测者的意识改变了宇宙,所以宇宙变得存在。玻尔兹曼大脑理论认为,我们的宇宙就是因为这些玻尔兹曼大脑突然诞生了,而大脑对宇宙产生了观测,所以宇宙稳定并且存在。”

实际上,这种观点是错误的。

观测者本身不一定是类似人类的意识体,因为观测者就是一个比喻。

首先,说宇宙的存在是因为观测者的意识改变了它,这有点不太对。宇宙是非常非常大的,它一直在那里,有着自己的规律和运行方式,不是因为有谁去看它、去想它,它才存在的。

就好像天上的星星,就算没有人去看它们,它们也一直在那里发光、转动。

再说玻尔兹曼大脑,虽然说它们可能突然出现,但不能说就是因为它们观测了宇宙,宇宙才稳定存在的。

宇宙的存在和稳定是因为有很多很多的物理规律在起作用,比如引力让星球按照一定的轨道运行,能量的守恒让各种变化有一定的规则。

这些规律可不是因为某个大脑的观测才有的。

而且,观测者不一定是类似人类的意识体,这只是一个比喻。观测者在这里更像是一个概念,不一定是真的有像我们一样能思考、能感受的东西在看着宇宙。

比如说,我们说观察天气的变化,不一定是有个具体的人一直盯着,而是通过各种仪器和数据来了解,这些仪器和数据也可以算是一种“观测”,但它们可没有意识。

关于量子力学,很多人(甚至包括一些科普号)都有误解。他们认为,人类通过测量(观测),就是施加了一个意识,所以物质才没有坍缩,而是成为实体。也就是,意识决定物质。这,其实就是对量子力学误解,把观测误以为必须是人类的意识。

在量子力学里,当我们说测量或者观测的时候,并不是说一定要靠人类的意识才能让物质变成实体。

比如说,有一个小小的粒子,它的状态在没有被测量的时候好像是模糊不清的。但这里说的测量,不是指人类用脑子想一下就行了。

测量(观测)其实是通过一些具体的工具或者方法来和这个粒子发生相互作用。比如用特殊的仪器发射一些光线或者粒子去碰到要测量的粒子。

然后根据这些相互作用得到的结果,我们才能知道这个粒子的状态。

并不是我们单纯地用脑子想或者眼睛看一下,粒子的状态就确定了。

物质本身就有自己的特性和规律,不是因为我们的意识想让它怎么样它就怎么样的。

就好像我们玩捉迷藏,如果不找不看,不知道小伙伴藏在哪里。但不是因为我们找了看了,小伙伴才藏在那个地方的,他们本来就在那里藏着,只是我们通过找和看才知道了具体位置。

量子力学里的测量也是类似的道理,是通过具体的方式去了解物质的状态,而不是意识直接决定物质的存在和状态。

在量子力学中,除了人类本身的意识,有很多其他因素可以被视为观测。

比如说各种科学仪器,像显微镜、探测器、传感器等等,它们能和微观粒子相互作用并获取信息,这就算是观测。

还有自然界中的一些相互作用也能起到类似观测的作用。比如一个粒子与周围环境中的其他粒子发生碰撞、吸收或者释放能量,这些过程也能让粒子的状态被确定下来。

打个比方,就好像一只小蚂蚁在草丛里跑,它碰到了小草、小石子,这些碰到的东西就像是对小蚂蚁的一种“观测”,让它的行动状态被确定了。

所以,在量子力学里,观测不只是靠人类的意识,还有很多其他的物质之间的相互作用都能起到观测的效果呢。

此外,这些唯心主义自媒体号,捏造了玻尔兹曼的话。实际上,“玻尔兹曼大脑”理论里面根本没有说过“玻尔兹曼大脑的观测造成了宇宙的稳定和存在”之类的言论。

既然不需要类似人类大脑的意识体也可以带来观测效应,那么“玻尔兹曼大脑产生意识,意识的观测让宇宙稳定和存在”,就是错误的。

就像我刚刚说的,观测不一定需要类似人类大脑的意识体,可能只是一些物质之间的相互作用。

宇宙的稳定存在是因为有它自身的物理规律在起作用,比如引力、电磁力等等这些力量的相互作用,让各种物质和能量按照一定的方式运行和变化。不是因为某个突然出现的大脑的意识观测就决定了宇宙的存在和稳定,和玻尔兹曼大脑的意识没有关系。

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一些唯心主义自媒体号还认为,宇宙的随机涨落(波动)可以诞生玻尔兹曼大脑,这种大脑可以怀有对完整生活和历史的错觉。既然玻尔兹曼大脑可以做到这样,那么,我们人类对现实的感知,也很可能和玻尔兹曼大脑一样,是随机涨落(波动)导致的错觉。既然是错觉,那么现实世界就是虚幻的。

这种观点也是错误的。这观点就属于一种哲学,而且逻辑性不强,属于比附。

首先,说我们人类对现实的感知和玻尔兹曼大脑一样是随机涨落导致的错觉,这是不正确的。

我们人类的感知是建立在很多实实在在的东西上面的。比如我们能看到周围的物体,能触摸到它们,能听到声音,能感受到温度的变化,这些感觉都是通过我们的身体器官和外界真实的事物相互作用产生的。

而且,我们人类有漫长的历史和文化,有科学知识的积累。我们通过观察、实验和思考,不断地验证和修正我们对世界的理解。

比如说,我们知道苹果会从树上掉下来是因为有重力,这不是错觉,而是经过很多很多次的观察和研究得出来的结论。

但是玻尔兹曼大脑只是一种假设的、在非常特殊的情况下随机出现的东西,它没有像我们这样真实的身体和与外界丰富的互动。

再打个比方,我们就像在一个大花园里,通过仔细观察每一朵花、每一棵草来了解这个花园;而玻尔兹曼大脑就像是在梦里突然出现的一个虚幻的景象,不能和我们真实的感知相提并论。

科学家们可以通过很多不同的研究和实验从侧面来探讨相关的问题。

比如在神经科学领域,科学家会研究大脑的结构和功能,看看大脑是如何处理和产生各种感知的。通过观察大脑在不同情况下的活动,来了解感知的形成机制。

在心理学实验中,会设计一些测试来探究人类的感知是否稳定、可靠,以及是否会受到各种因素的影响和误导。

还有在物理学中,对微观粒子和宏观世界的研究,也有助于我们更深入地理解物质和能量的本质,从而间接思考感知与现实的关系。

所以,把我们人类对现实的感知和玻尔兹曼大脑这种假设的情况说成是一样的,是没有足够的逻辑和依据的,是不合理的比附,更加不可能证明现实世界是虚幻的。

玻尔兹曼大脑理论有哪些明显的缺陷?

玻尔兹曼大脑理论存在几个关键的缺陷和不合理之处。

首先,玻尔兹曼大脑理论假设宇宙的随机涨落可以产生具有自我意识的玻尔兹曼大脑,并且这种大脑能够怀有对完整生活和历史的错觉。但这个假设存在很多不合理的地方。

从概率和统计学的角度来看,宇宙中随机涨落产生一个具有复杂感知和记忆,并且能够误以为自己经历了完整生活和历史的玻尔兹曼大脑的概率极其微小。相比之下,形成我们所熟知的有序、稳定且相互关联的宇宙结构和生命演化过程的概率要大得多。要形成一个能够产生连贯且复杂的意识体验的大脑结构,需要极其精确和特定的条件组合。相比之下,通过正常的物理和化学过程逐步演化出我们所观察到的有序宇宙和生命形式的概率要高得多。

我们的现实世界有着高度的规律性和一致性。比如四季的更替、天体的运行、生物的进化等等,这些都遵循着一定的物理规律和逻辑。而玻尔兹曼大脑所描述的那种随机产生的意识和错觉,无法解释这种广泛存在的规律性和一致性。

再者,玻尔兹曼大脑的概念过于依赖于纯粹的理论推测,而缺乏实际的观测证据支持。也就是说,从实证角度看,该理论缺乏直接的观测证据。科学理论通常需要经过实验、观测或实际数据的验证,然而至今没有任何确凿的观测结果能够支持玻尔兹曼大脑的存在。科学是建立在观察、实验和可验证的证据基础上的,而玻尔兹曼大脑理论根本没有任何的科学基础。

从人类的认知和经验角度来看,我们通过与周围世界的持续互动和学习,逐渐构建了对现实的理解。我们的感知是基于大量的感官输入和与外界的信息交流,这与玻尔兹曼大脑所假设的孤立、随机产生的意识有着本质的区别。

而且,如果接受玻尔兹曼大脑的理论,会导致一系列难以解释的哲学和逻辑困境。比如如何确定哪些是真实的感知,哪些是随机产生的错觉?这会让我们对知识、真理和现实的理解陷入混乱。这也将对我们建立可靠的知识体系和理解世界的方式造成极大的困扰。

另外,对于宇宙的理解,现代物理学有着一系列基于实证研究的理论,如相对论和量子力学等,这些理论能够很好地解释许多宇宙现象,并且与大量的实验和观测数据相符合。相比之下,玻尔兹曼大脑理论与这些成熟的科学理论难以兼容,也无法为我们对宇宙的认识提供更有价值的见解。

在解释现实世界的一致性和规律性方面,玻尔兹曼大脑理论显得无能为力。我们所生活的世界遵循着明确的物理定律,如引力定律、电磁定律等,这些定律使得天体运行、化学反应等现象具有高度的可预测性和重复性。而玻尔兹曼大脑所暗示的随机产生的意识和感知无法为这种普遍的规律和秩序提供任何合理的解释。

与现代物理学中经过广泛研究和验证的科学理论,如相对论和量子力学相比,玻尔兹曼大脑理论无法与之融合或相互补充。它更多地像是一种未经充分验证和缺乏实际基础的思辨假设,而不是一个能够为我们理解宇宙本质提供有价值见解的科学理论。

为什么玻尔兹曼大脑理论无法与相对论和量子力学等现代物理学理论融合或相互补充呢?

相对论主要包括狭义相对论和广义相对论。狭义相对论探讨了时间和空间的相对性以及光速不变原理等;广义相对论则描述了引力是时空弯曲的表现。

例如,在相对论中,对于天体的运动、引力场的作用等都有精确的数学描述和大量的观测验证。我们可以通过相对论准确预测水星近日点的进动、光线在引力场中的弯曲等现象。

而玻尔兹曼大脑理论中关于宇宙随机涨落产生意识的假设,与相对论中基于严谨数学推导和实际观测的理论框架毫无关联。相对论关注的是宏观物体的运动和时空结构,根本不涉及这种纯粹基于概率和假设的意识产生方式。

再看量子力学,它描述了微观世界粒子的行为,如粒子的波动性、不确定性原理等。

比如,在量子力学中,通过实验可以观测到电子的双缝干涉现象,这是基于量子力学的原理可以准确解释和预测的。

然而,玻尔兹曼大脑理论与量子力学的微观粒子行为也没有直接的联系或互补之处。量子力学是通过严格的实验和数学模型建立起来的,而玻尔兹曼大脑理论更多是一种哲学性的思辨,没有基于类似的实验证据和数学基础。

总的来说,相对论和量子力学是基于大量实验观测、精确数学推导,并能够对实际物理现象进行准确预测和解释的科学理论。而玻尔兹曼大脑理论只是一种缺乏实验依据和数学支持的假设,无法与这些成熟的物理学理论在概念、方法或应用上进行融合或相互补充。

综上所述,玻尔兹曼大脑理论在多个方面存在不足,难以被视为对宇宙和意识现象的有效解释。它存在着诸多的逻辑漏洞、缺乏实证支持,并且与我们现有的科学知识体系和人类的认知经验不符,因此是一个不太可靠的理论假设。

尽管它看起来显得似乎稍微有趣一点,但仅仅属于一种未经证实的哲学思辨而已。

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