看見一些自媒體號在討論“玻爾茲曼大腦”,我感覺有必要說說。
玻爾茲曼大腦(Boltzmann Brain),和宇宙全息論一樣,都屬於一種哲學觀點。它所謂的那個“大腦”,是假想的產生於混亂中熵的漲落的自我意識。
奧地利物理學家路德維希·玻爾茲曼提出,如果已知的低熵態宇宙是來源於熵的漲落,那麼在這種漲落中也應該會出現許多低熵的自我意識,比如一個孤單的大腦,這樣的大腦就被命名為玻爾茲曼大腦。
玻爾茲曼認為——我們生活的世界有序性相當高,熵相當低,而宇宙在膨脹這一事實又說明宇宙過去曾經處於一個熵更低(也就是更加有序)的狀態。熱力學第二定律表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物質分佈均勻的宇宙。但為何我們能觀測到的宇宙熵如此之低呢?玻爾茲曼提出了一個猜想:我們觀測到的低熵世界來源於高熵宇宙的隨機漲落。大的漲落可以造成熵很低的狀態,雖然機率很低,但在宇宙廣闊尺度下仍然會發生,而我們自身的存在也是來源於這種漲落帶來的低熵世界。
他的進一步演繹可以得出:這種漲落有可能產生一個大腦——自我意識實體,其機率比產生我們所處的低熵世界並進化出數量巨大的大腦的機率要大得多。可以計算出漲落出我們的世界的機率是10^{10^{29}}分之一,而漲落出玻爾茲曼大腦的機率是10^{10^{16}}分之一。
因此對於我們來說,宇宙中應該有很多這種孤單的玻爾茲曼大腦漂浮在無序中,它們有和我們不同的意識和記憶。所以對於宇宙來說,觀測者更有可能是這種隨機漲落出現的大腦,而非人類這種進化出來的大腦。
以上 就是玻爾茲曼大腦理論的假說。
需要注意的是,玻爾茲曼大腦目前仍然只是一種假說,尚未被科學所證實。它更多地是在理論和思想實驗的層面上,引發人們對於宇宙、意識等問題的思考。但是,一些唯心主義者會利用這個哲學理論,製造一些似是而非的謬論。這也是我寫這篇文章的目的。
我,首先用通俗的語句,重新解釋一下玻爾茲曼大腦理論是什麼?
想象一下,我們的世界就像一個超級大的遊樂場。這個遊樂場裡有很多很多的東西,有的很整齊,有的很混亂。
我們知道,一般來說,東西越多越容易變得混亂。比如說,你的玩具,如果亂扔的話,就會亂七八糟的,這就是混亂。但是如果把玩具都整理好,分類放好,就變得很整齊,這就是不混亂,或者說熵比較低。
在整個宇宙這個超級大的遊樂場裡,也有這樣的情況。大部分時候,宇宙裡的東西都是很混亂的,就像你的玩具沒整理的時候。
但是我們生活的這個世界呀,卻不是那麼混亂,而是很有秩序,就好像你的玩具被好好整理過一樣,這是很少見的。
這一個叫玻爾茲曼的人就在想,為什麼會這樣呢?他覺得可能是因為宇宙有時候會突然發生一些奇怪的變化,就像在遊樂場裡突然出現了一個神奇的魔法。
這個魔法可能會讓一些東西變得很整齊,很有秩序。比如說,可能會突然出現一個莫名其妙就存在的大腦,這個大腦會自己思考,就像我們的大腦一樣,但是它是自己突然出現的,沒有像我們人類一樣慢慢長大,也沒有身體,這就是玻爾茲曼大腦。
我們來舉個例子。假設宇宙是一個超級大的游泳池,裡面的水一直在亂動。大多數時候,水都是亂流的。但是偶爾,因為一些奇怪的原因,水會突然形成一個很特別的形狀,比如像一個大腦的形狀。
再比如說,想象宇宙是一大盒拼圖。通常這些拼圖都是亂的,但是偶爾會突然自己拼成一個大腦的樣子。
總之,這種突然出現一個大腦的情況是非常非常少見的,比中彩票還難很多很多。
而且,這個大腦出現以後,它可能也不會存在很久,很快又會消失在混亂中。
以上,就是對所謂的玻爾茲曼大腦的通俗解釋。
下面是對一些唯心主義者利用這個理論製造謬論的反駁。
一些唯心主義的自媒體號,說“宇宙之所以存在,是因為有觀測者,是觀測者的意識改變了宇宙,所以宇宙變得存在。玻爾茲曼大腦理論認為,我們的宇宙就是因為這些玻爾茲曼大腦突然誕生了,而大腦對宇宙產生了觀測,所以宇宙穩定並且存在。”
實際上,這種觀點是錯誤的。
觀測者本身不一定是類似人類的意識體,因為觀測者就是一個比喻。
首先,說宇宙的存在是因為觀測者的意識改變了它,這有點不太對。宇宙是非常非常大的,它一直在那裡,有著自己的規律和執行方式,不是因為有誰去看它、去想它,它才存在的。
就好像天上的星星,就算沒有人去看它們,它們也一直在那裡發光、轉動。
再說玻爾茲曼大腦,雖然說它們可能突然出現,但不能說就是因為它們觀測了宇宙,宇宙才穩定存在的。
宇宙的存在和穩定是因為有很多很多的物理規律在起作用,比如引力讓星球按照一定的軌道執行,能量的守恆讓各種變化有一定的規則。
這些規律可不是因為某個大腦的觀測才有的。
而且,觀測者不一定是類似人類的意識體,這只是一個比喻。觀測者在這裡更像是一個概念,不一定是真的有像我們一樣能思考、能感受的東西在看著宇宙。
比如說,我們說觀察天氣的變化,不一定是有個具體的人一直盯著,而是透過各種儀器和資料來了解,這些儀器和資料也可以算是一種“觀測”,但它們可沒有意識。
關於量子力學,很多人(甚至包括一些科普號)都有誤解。他們認為,人類透過測量(觀測),就是施加了一個意識,所以物質才沒有坍縮,而是成為實體。也就是,意識決定物質。這,其實就是對量子力學誤解,把觀測誤以為必須是人類的意識。
在量子力學裡,當我們說測量或者觀測的時候,並不是說一定要靠人類的意識才能讓物質變成實體。
比如說,有一個小小的粒子,它的狀態在沒有被測量的時候好像是模糊不清的。但這裡說的測量,不是指人類用腦子想一下就行了。
測量(觀測)其實是透過一些具體的工具或者方法來和這個粒子發生相互作用。比如用特殊的儀器發射一些光線或者粒子去碰到要測量的粒子。
然後根據這些相互作用得到的結果,我們才能知道這個粒子的狀態。
並不是我們單純地用腦子想或者眼睛看一下,粒子的狀態就確定了。
物質本身就有自己的特性和規律,不是因為我們的意識想讓它怎麼樣它就怎麼樣的。
就好像我們玩捉迷藏,如果不找不看,不知道小夥伴藏在哪裡。但不是因為我們找了看了,小夥伴才藏在那個地方的,他們本來就在那裡藏著,只是我們透過找和看才知道了具體位置。
量子力學裡的測量也是類似的道理,是透過具體的方式去了解物質的狀態,而不是意識直接決定物質的存在和狀態。
在量子力學中,除了人類本身的意識,有很多其他因素可以被視為觀測。
比如說各種科學儀器,像顯微鏡、探測器、感測器等等,它們能和微觀粒子相互作用並獲取資訊,這就算是觀測。
還有自然界中的一些相互作用也能起到類似觀測的作用。比如一個粒子與周圍環境中的其他粒子發生碰撞、吸收或者釋放能量,這些過程也能讓粒子的狀態被確定下來。
打個比方,就好像一隻小螞蟻在草叢裡跑,它碰到了小草、小石子,這些碰到的東西就像是對小螞蟻的一種“觀測”,讓它的行動狀態被確定了。
所以,在量子力學裡,觀測不只是靠人類的意識,還有很多其他的物質之間的相互作用都能起到觀測的效果呢。
此外,這些唯心主義自媒體號,捏造了玻爾茲曼的話。實際上,“玻爾茲曼大腦”理論裡面根本沒有說過“玻爾茲曼大腦的觀測造成了宇宙的穩定和存在”之類的言論。
既然不需要類似人類大腦的意識體也可以帶來觀測效應,那麼“玻爾茲曼大腦產生意識,意識的觀測讓宇宙穩定和存在”,就是錯誤的。
就像我剛剛說的,觀測不一定需要類似人類大腦的意識體,可能只是一些物質之間的相互作用。
宇宙的穩定存在是因為有它自身的物理規律在起作用,比如引力、電磁力等等這些力量的相互作用,讓各種物質和能量按照一定的方式執行和變化。不是因為某個突然出現的大腦的意識觀測就決定了宇宙的存在和穩定,和玻爾茲曼大腦的意識沒有關係。
截圖
一些唯心主義自媒體號還認為,宇宙的隨機漲落(波動)可以誕生玻爾茲曼大腦,這種大腦可以懷有對完整生活和歷史的錯覺。既然玻爾茲曼大腦可以做到這樣,那麼,我們人類對現實的感知,也很可能和玻爾茲曼大腦一樣,是隨機漲落(波動)導致的錯覺。既然是錯覺,那麼現實世界就是虛幻的。
這種觀點也是錯誤的。這觀點就屬於一種哲學,而且邏輯性不強,屬於比附。
首先,說我們人類對現實的感知和玻爾茲曼大腦一樣是隨機漲落導致的錯覺,這是不正確的。
我們人類的感知是建立在很多實實在在的東西上面的。比如我們能看到周圍的物體,能觸控到它們,能聽到聲音,能感受到溫度的變化,這些感覺都是透過我們的身體器官和外界真實的事物相互作用產生的。
而且,我們人類有漫長的歷史和文化,有科學知識的積累。我們透過觀察、實驗和思考,不斷地驗證和修正我們對世界的理解。
比如說,我們知道蘋果會從樹上掉下來是因為有重力,這不是錯覺,而是經過很多很多次的觀察和研究得出來的結論。
但是玻爾茲曼大腦只是一種假設的、在非常特殊的情況下隨機出現的東西,它沒有像我們這樣真實的身體和與外界豐富的互動。
再打個比方,我們就像在一個大花園裡,透過仔細觀察每一朵花、每一棵草來了解這個花園;而玻爾茲曼大腦就像是在夢裡突然出現的一個虛幻的景象,不能和我們真實的感知相提並論。
科學家們可以透過很多不同的研究和實驗從側面來探討相關的問題。
比如在神經科學領域,科學家會研究大腦的結構和功能,看看大腦是如何處理和產生各種感知的。透過觀察大腦在不同情況下的活動,來了解感知的形成機制。
在心理學實驗中,會設計一些測試來探究人類的感知是否穩定、可靠,以及是否會受到各種因素的影響和誤導。
還有在物理學中,對微觀粒子和宏觀世界的研究,也有助於我們更深入地理解物質和能量的本質,從而間接思考感知與現實的關係。
所以,把我們人類對現實的感知和玻爾茲曼大腦這種假設的情況說成是一樣的,是沒有足夠的邏輯和依據的,是不合理的比附,更加不可能證明現實世界是虛幻的。
玻爾茲曼大腦理論有哪些明顯的缺陷?
玻爾茲曼大腦理論存在幾個關鍵的缺陷和不合理之處。
首先,玻爾茲曼大腦理論假設宇宙的隨機漲落可以產生具有自我意識的玻爾茲曼大腦,並且這種大腦能夠懷有對完整生活和歷史的錯覺。但這個假設存在很多不合理的地方。
從機率和統計學的角度來看,宇宙中隨機漲落產生一個具有複雜感知和記憶,並且能夠誤以為自己經歷了完整生活和歷史的玻爾茲曼大腦的機率極其微小。相比之下,形成我們所熟知的有序、穩定且相互關聯的宇宙結構和生命演化過程的機率要大得多。要形成一個能夠產生連貫且複雜的意識體驗的大腦結構,需要極其精確和特定的條件組合。相比之下,透過正常的物理和化學過程逐步演化出我們所觀察到的有序宇宙和生命形式的機率要高得多。
我們的現實世界有著高度的規律性和一致性。比如四季的更替、天體的執行、生物的進化等等,這些都遵循著一定的物理規律和邏輯。而玻爾茲曼大腦所描述的那種隨機產生的意識和錯覺,無法解釋這種廣泛存在的規律性和一致性。
再者,玻爾茲曼大腦的概念過於依賴於純粹的理論推測,而缺乏實際的觀測證據支援。也就是說,從實證角度看,該理論缺乏直接的觀測證據。科學理論通常需要經過實驗、觀測或實際資料的驗證,然而至今沒有任何確鑿的觀測結果能夠支援玻爾茲曼大腦的存在。科學是建立在觀察、實驗和可驗證的證據基礎上的,而玻爾茲曼大腦理論根本沒有任何的科學基礎。
從人類的認知和經驗角度來看,我們透過與周圍世界的持續互動和學習,逐漸構建了對現實的理解。我們的感知是基於大量的感官輸入和與外界的資訊交流,這與玻爾茲曼大腦所假設的孤立、隨機產生的意識有著本質的區別。
而且,如果接受玻爾茲曼大腦的理論,會導致一系列難以解釋的哲學和邏輯困境。比如如何確定哪些是真實的感知,哪些是隨機產生的錯覺?這會讓我們對知識、真理和現實的理解陷入混亂。這也將對我們建立可靠的知識體系和理解世界的方式造成極大的困擾。
另外,對於宇宙的理解,現代物理學有著一系列基於實證研究的理論,如相對論和量子力學等,這些理論能夠很好地解釋許多宇宙現象,並且與大量的實驗和觀測資料相符合。相比之下,玻爾茲曼大腦理論與這些成熟的科學理論難以相容,也無法為我們對宇宙的認識提供更有價值的見解。
在解釋現實世界的一致性和規律性方面,玻爾茲曼大腦理論顯得無能為力。我們所生活的世界遵循著明確的物理定律,如引力定律、電磁定律等,這些定律使得天體執行、化學反應等現象具有高度的可預測性和重複性。而玻爾茲曼大腦所暗示的隨機產生的意識和感知無法為這種普遍的規律和秩序提供任何合理的解釋。
與現代物理學中經過廣泛研究和驗證的科學理論,如相對論和量子力學相比,玻爾茲曼大腦理論無法與之融合或相互補充。它更多地像是一種未經充分驗證和缺乏實際基礎的思辨假設,而不是一個能夠為我們理解宇宙本質提供有價值見解的科學理論。
為什麼玻爾茲曼大腦理論無法與相對論和量子力學等現代物理學理論融合或相互補充呢?
相對論主要包括狹義相對論和廣義相對論。狹義相對論探討了時間和空間的相對性以及光速不變原理等;廣義相對論則描述了引力是時空彎曲的表現。
例如,在相對論中,對於天體的運動、引力場的作用等都有精確的數學描述和大量的觀測驗證。我們可以透過相對論準確預測水星近日點的進動、光線在引力場中的彎曲等現象。
而玻爾茲曼大腦理論中關於宇宙隨機漲落產生意識的假設,與相對論中基於嚴謹數學推導和實際觀測的理論框架毫無關聯。相對論關注的是宏觀物體的運動和時空結構,根本不涉及這種純粹基於機率和假設的意識產生方式。
再看量子力學,它描述了微觀世界粒子的行為,如粒子的波動性、不確定性原理等。
比如,在量子力學中,透過實驗可以觀測到電子的雙縫干涉現象,這是基於量子力學的原理可以準確解釋和預測的。
然而,玻爾茲曼大腦理論與量子力學的微觀粒子行為也沒有直接的聯絡或互補之處。量子力學是透過嚴格的實驗和數學模型建立起來的,而玻爾茲曼大腦理論更多是一種哲學性的思辨,沒有基於類似的實驗證據和數學基礎。
總的來說,相對論和量子力學是基於大量實驗觀測、精確數學推導,並能夠對實際物理現象進行準確預測和解釋的科學理論。而玻爾茲曼大腦理論只是一種缺乏實驗依據和數學支援的假設,無法與這些成熟的物理學理論在概念、方法或應用上進行融合或相互補充。
綜上所述,玻爾茲曼大腦理論在多個方面存在不足,難以被視為對宇宙和意識現象的有效解釋。它存在著諸多的邏輯漏洞、缺乏實證支援,並且與我們現有的科學知識體系和人類的認知經驗不符,因此是一個不太可靠的理論假設。
儘管它看起來顯得似乎稍微有趣一點,但僅僅屬於一種未經證實的哲學思辨而已。