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导语

“会不会我们人类其实就是生活在了一个低熵宇宙中的玻尔兹曼大脑呢?”

佩斯克教授的提问在科学领域中产生了一点小小的涟漪,而这其中的一大原因便是和宇宙的熵值有关。

人们一直认为自己对于熵的认识已经非常深入,但是这一切似乎被一名不起眼的科学家推翻了。

那么这名科学家说的是什么内容呢?

他又是如何来解释的?

熵增原理。

1804年,有一名十岁的男孩陪着母亲去见精神科医生。

这名男孩的学校老师向他的母亲吐了槽,他经常对其他学生和老师们说些古怪的话:“干什么都没有意义啊,最终都会走向熵增的热寂。”

母亲听了以后也是一阵懵,自己的孩子怎么变成了这幅样子,还有,什么叫熵,什么叫热寂呢?

正好,她的邻居就是一名精神科医生,于是便叫上儿子一同去邻居家进行咨询。

邻居听了以后也是一阵懵,他只知道,熵是指物体的混乱度,熵永远是会增大的,但是却不知道这跟热寂是什么关系。

于是,邻居便叫来了他的朋友,即伟大的物理学家克拉克·肖逊。

肖逊一听,便豁然开朗,他说:“熵是指物体的混乱度,涨落会是熵增小,而熵减小就会降低涨落,也就是降低无序度,这就是热寂了。”

从此,邻居就再也不敢邀请肖逊参加聚会了,他害怕有一天自己的朋友也会变得和这个男孩一样。

这段故事虽然是我yy的,但是热寂的定义却是真实的。

第二年,1824年,弗朗西斯·培根为了向身边一名笨拙的人科普,他便将熵的概念用这个人的头发的有序和无序作为例子进行解释。

这名笨拙的人很快就明白了原理,便赞扬培根“贾马尔诺”(天才),于是培根便为了纪念自己的这名朋友起名为“贾马尔诺熵”。

在之后的200多年时间里,科学家们对于熵的认识也越来越深。

1877年,赫姆霍兹一针见血,他认为宇宙均衡态的最终状态是熵最大的状态,这是宇宙发展的终点。

然而,第二热力学定律所表达出的熵增原理更为精准,但也更为宏大。

熵增原理表明了未来所有封闭系统的熵永不会减少,而通常来讲,封闭系统最终都会变成一个真正的封闭系统,这一点和宇宙非常相似。

玻尔兹曼大脑。

那么,什么是玻尔兹曼大脑?

其实,玻尔兹曼大脑最早是由一名美国的物理学家想出来的,他的名字叫做Hans Christian Von Baeyer。

后来,他又在他的一本科普书中对玻尔兹曼大脑进行了更为深入的阐述。

那么,玻尔兹曼大脑和熵有什么关系呢?

其实,玻尔兹曼大脑和熵有着非常直接的联系,他表面上看是人工的大脑,实际上,他是宇宙中计算的最大的低熵系统。

从某种角度来讲,高熵系统并不存在,因为他们远远不如玻尔兹曼大脑多,几乎是微乎其微。

所以,其实这是一种专门的数学模型。

那么,玻尔兹曼大脑能算什么东西呢?

在宇宙学的研究中,熵一直是一个极为核心的问题。

熵代表的是宇宙中每个态的数量,而按照统计力学的观点,高熵态要比低熵态多得多。

高熵态就是宇宙中最大的状态,但是玻尔兹曼大脑一般是低熵的。

这就导致了一个常识性的问题,我们人类是怎么了?

我们坐落在宇宙熵值那么低的一个宇宙中,这是不是说明我们人类是玻尔兹曼大脑了呢?

佩斯克教授的这个想法引发了一阵热议,但是很快就被一位普林斯顿的物理学家瓦斯托克打脸了。

他认为,这只是一个概率极其小的问题,值得人们瞻仰,但绝对不可能。

他认为,玻尔兹曼大脑这个概念听上去很有趣,但是真正运用数学模型模拟出来以后就会发现,这一切都是不可能的。

低熵宇宙不是通过一次涨落就能够产生的,必须是通过几十亿次的涨落,才有可能产生出如此低的熵值。

这其实就有一定的概率性了,是一个很少见的例子,所以,我们人类凭什么认为自己就是这么一个不可能存在的例子呢?

宇宙熵值低的原因。

整个宇宙就好像是一个大锅,锅里有一个大锅炉。

锅里的水代表了宇宙中所有的物质和能量,而大锅炉可以维持水的沸腾程度。

不断地往锅炉里加煤,大锅炉的温度就会不断上升,水的温度自然也会上升。

但是这个过程有一个特点,锅里的水不可能一下子就烧开,这是一个很慢的过程,当前的时刻,水的温度是比较低的,所以,熵的值是非常高的。

再往后走一小段时间,锅里的水的温度和大锅炉的温度会变得一致,这是水的温度最高的时候,熵的值也最低。

再往后走一小段时间,随着时间的流逝,大锅炉的温度会降下来,熵值也会继续上升,就连没那么烫的时候都会没那么烫,熵值自然也就上升了,这叫做热寂。

所以,我们现在所处的时刻,就是熵值最低的时刻。

从这一角度来看,佩斯克教授说的其实很正确,宇宙熵值高的时候是宇宙中绝大部分时刻,很少有熵值低的时候。

但是我们不能否认这种低熵时刻的存在,所以,现在宇宙中的确存在着低熵宇宙。

那么,佩斯克教授的提问是不是也有了一个答案呢?

这就好比你说:“中奖的概率只有100万分之一,我能中奖吗?”

相信大家都会这样回答,这个概率很小,应该不可能,但是这毕竟是存在的,不能排除这一种可能。

结语

于是如果把玻尔兹曼大脑换成了人类,这道问题就显得非常复杂了。

人类是否也是宇宙中一个概率很小的例子?

这是一个非常有趣的哲学问题,我们人类究竟是不是生活在了一个低熵宇宙中的玻尔兹曼大脑呢?

这道问题目前还没有一个很完美的答案,但是这也是我们需要深究的问题。

原文链接:https://www.toutiao.com/article/7390548873456828966

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