玻尔兹曼大脑：宇宙中或至少漂浮着7万5千亿亿亿...个意识体

综述

由诺兰执导和莱昂纳多主演的《盗梦空间》，肯定有很多小伙伴都看过，在影片中主要讲述的是一个特工团队在莱昂纳多扮演的造梦师的带领下，进入在他人的梦境，随意窃取他人信息和机密，到最后重塑他人梦境的故事。

在观看影片同时不禁感叹动作戏的演绎，又让我们觉得有点毛骨悚然，在现实生活中是否真有这种技能，竟然在悄无声息中随意被他人纂改的记忆，也会轻轻松松在思想上受到他人的影响。

让人不禁惊叹！真实与虚幻的界限？而在我们物理学上的理论中，玻尔兹曼大脑，也是一个让世人纷纷感叹发生在我们身边的事件真真假假。

一、玻尔兹曼和熵增定律

玻尔兹曼大脑是奥地利物理学家—路德维希玻尔兹曼，根据热力学第二定律提出的假说。将统计学的知识与热力学第二定律的内容相结合，是他一生中最为突出的贡献。

因此能量均分理论和玻尔兹曼熵理论才得以被提出，并决定用“熵”来阐述物体从有序到无序的变化过程。

熷熵定律通俗来讲，又被称为热力学第二定律，是由科学家克劳修斯提出并且引入了“熵”的从无序到有序的变化过程这一概念来表示此过程不可逆的性质。

主要内容是“物体本身的热量不能自发性地从低温的一方传送到高温物体的一方”。

在这个原理的基础上，玻尔兹曼运用自身储存学习的统计学原理，更全面的解释熵增定律的理论，因此熵的增加呈现出系统从更加有序的状态演化到更加无序的状态。

简而言之通俗点来说，就是热水放在那里总会冷却，破碎的杯子也无法自动复原，墨水倒进水里会整杯水会变黑。以上种种现象都反映了熵增加的规律。换句话来说，孤立的系统总是朝着更混乱的方向发展。

然而，在物理学的微观层面里，时间不仅是对称的，还是没有方向，就好似，任意一个球体向下任意的做自由落体运动，不论将这个过程正放或者倒放，在这两种情况下，球体都在处于一种加速运动的状态。

在这两个过程中球体受到的引力始终是对称的，只是发生的现象不同，但是基于某个时间时两者的状态又保持一致。

这时间的对称性与时间相冲突，这就与之前理论相矛盾，因此在很长一段时间的思考下，玻尔兹曼不得不再次改进他的理论。他提出熵增加的过程不是不可避免的，而是随机的。

二、宇宙低熵状态的来源

有一种观点说：是因为引力的存在。然而这种观点并不是本质存在性的答案，因为引力是人类根据自然存在的规律现象进行整理归纳得出的，并不能解释这种种自然现象的本身性质。

玻尔兹曼说，熵增定律只是宇宙演化中的一种涨落现象，“涨落”总是在热平衡附近不停的浮动，也就是说，它在热平衡的最大值附近上下波动。这个最大值波动幅度越大，“涨落”发生的概率越小，并且这一规定并不会违反熵增的普遍原理。

例如，在生活中很常见汽水、水分子和小分子二氧化碳气体不断移动并与瓶体碰撞，在瓶中会有持续压力的产生。气体分子不论是相互碰撞的强度和还是分子数量都是不同的，但结果并不会受到很大影响，因为由于基数太大，间隙被忽略了。

就例如，在许多音乐家中，有一两个门外汉是混子，一般来说，我们不会发现差异。这种“南郭先生”只有让他们独自演奏的时候才能把他们揪出来，这些小分子也是如此。

即使在一个系统中，它们之间也会有差异，每次撞击的强度都会有轻微的波动，即每次的轻微波动都在无形中形成了一种波动。

在生活中，即使高熵的发生概率远超于低熵的发生概率，但这种现象也并不能代表着低熵不会发生。就例如大海涨潮这种事件几乎每天都会发生，但很少有大海啸。

但是时间累积足够长的耐心等待，就仍然会产生十分壮观的波动。

换种意思来说，在宇宙漫长发展的过程中，几乎都是处在高熵的状态，但是也会有细微波动的产生。只要宇宙持续足够长的时间，我们就会发现宇宙中总是有很大的波动。

而我们的大脑其实就是一种低熵状态的产物，放在宇宙中来看，在不断的变化过程中，玻尔兹曼大脑这种意识体的出现也就不稀奇了。只不过有的只存在一瞬就消散了，有的则会漫无目的飘荡下去。有学者粗略计算，宇宙中大概存在着七万五千亿亿亿亿亿亿亿亿亿亿个这样的意识体。

三、玻尔兹曼大脑

玻尔兹曼脑是科学史上一个著名的思维性实验，这个思想实验一直是全球宇宙学家争相讨论的焦点，即使现在已经2022年，玻尔兹曼大脑仍是宇宙学中存在很多疑问的实验。

从玻尔兹曼的大脑中延伸扩展出“缸中之脑”的实验，这是一个假设性实验，科学家将人的大脑取出，放入一个装满营养液的罐子中，用营养液来维持大脑的正常生命活动所需的能量。

大脑的正常活动也是通过计算机传输信息到大脑，这是因为神经系统与计算机相连，可以确保大脑的正常运作，就对于这个人来说，他的日常生活里仍然可以和以前一样享受生活，喝咖啡、遛狗、聚会和去旅游都和正常生活没有区别。

你甚至可以输入一条信息，拥有一段美好的爱情。换句话说，你认为真正的正常生活实际上是计算机输入的内存。

这就让我们深感仿佛生活在游戏中，我们所认为我们能做出的任何决定，都好似游戏指令者的命令。在这个指令的作用下，很容易捕获错误的内存，这比波动低熵宇宙要简单得多。

结语

科技进步需要不断探索和改进，以热力学第二定律为例，麦克斯韦、克劳修斯和玻尔兹曼等等十分著名的物理学家都研究过这一类似的定律，最后得出的结果依旧不是十分完善，仍存在缺陷，所以这些理论的完善还需要长期的积累和研究。

人类对未知事物的探索和好奇是推动科学进步的桥梁。虽然玻尔兹曼大脑是一个存在矛盾的悖论，即使这样也并不能否认这种概率发生存在的可能性。它允许人们研究它的真实性，并间接促进了科学的发展。