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玻尔兹曼大脑真的存在于太空的某个地方吗?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2021-12-10 09:00:45

不会。这是错误的。因为在计算玻尔兹曼脑出现的概率时,没有考虑到有机化学和生物学。让我们更详细地分析一下。19世纪的路德维希·玻尔兹曼认为宇宙在时间和空间中永远存在,是处于热力学平衡状态的原子的均匀气体,具有最大熵。

在这种气体的不同区域,不时会出现短期波动,从而短暂地降低空间中特定区域的熵值。玻尔兹曼认为,我们观测到的宇宙的体积,包括一个由恒星、行星和生物组成的有组织的结构,就是这样的波动。

玻尔兹曼大脑真的存在于太空的某个地方吗

的确,如果这样一个世界永远存在,那么即使是最不可能的波动迟早也会发生,包括那些形成于我们所观察到的宇宙类似区域的波动。然而,对这个问题的进一步调查表明,这种情况不受观察结果的支持。

对于这样一个相对简单的情况(一个处于热力学平衡状态的系统),可以计算各种波动的概率密度。结果是,在波动过程中熵的减少越强,这种波动发生的频率就越低。只有一个带有波动的太阳系的形成比整个宇宙的形成更有可能。

一个人类观察者的形成比整个太阳系的形成更有可能。更有可能是一个大脑的形成,而不是一个完整的人。因此,我们得出的结论是,在这种情况下,我们应该更有可能发现自己是孤独的,被一个具有最大熵的均匀混沌气体包围着,而不是观察我们周围的整个有序宇宙。

这种由于波动而形成的孤立大脑,被处于高熵平衡状态的均匀混沌气体所包围,被称为玻尔兹曼大脑。请注意,如果宇宙在时间和空间上是无限的,那么这意味着它是一个开放系统——因为没有边界。因此,宇宙不可能处于热力学平衡状态。也就是说,热力学第二定律不能适用于宇宙。热力学第二定律指出,孤立系统的熵要么保持不变,要么增加(在非平衡过程中)。

但是,原则上,宇宙中局部区域原子浓度的变化,可以取任何值。因为在一个开放系统中,接近一个稳定状态,远离平衡状态,参数的波动是可能的。

上述推理的证实是Belousov-Zhabotinsky反应,这是一个化学循环系统,分子浓度从零到最大值循环变化,并且,这些值会随着时间的推移而变化。原因是一样的,在接近稳定状态,远离平衡状态时,反应参数的波动是可能的。

因此,如果无限的宇宙是一个接近静止状态(远离平衡状态)的开放系统,那么在宇宙的某些区域,原子的浓度可以是任意的。也就是说,各种波动的存在是相当真实的:太阳系、星系、宇宙空洞、可见宇宙等等。但是,无论如何,不可能有一个单独的玻尔兹曼大脑,或者一个单独的人,原因如下。

一个有生命的、有功能的有机体是一个非常复杂的化学工厂,其中所涉及的物质具有严格规定的结构。由于有机物中存在异构,偶然的组装或波动,导致玻尔兹曼脑几乎被消除。

考虑到在任何生命体中,甚至在最简单的细胞中,数万亿(甚至更多)具有某种结构的有机物质相互作用,玻尔兹曼或个人大脑的随机组合严格为零。考虑到同分异构体,一种单独物质的组装概率可以忽略不计,而这类物质需要数万亿或更多。

严格地说,如果玻尔兹曼的大脑被意外地组装起来,那么参与这种波动的原子数量将是巨大的,比可见宇宙中基本粒子的数量大得多。比较:对于由1202个原子组成的简单物质- C400H802,同分异构体的数目是4.776 * 10^199。

事实上,我们知道,如果一个由数万亿细胞组成的玻尔兹曼大脑,偶然出现,那么参与其中的原子数量是非常巨大的。此外,这个原子数量比我们可见宇宙中的原子数量多得多。

因此,如果大脑是偶然出现的,那么它就会发现自己周围的行星、太阳系、星系等结构。因为“额外”的原子数量会形成一个类似于我们宇宙的结构。

事实上,这就是生命的起源。只是第一个DNA分子(或RNA)偶然地组合在一起,而不是玻尔兹曼的大脑,然后进化就开始了。很明显,对于生物生命赖以开始的“智能”DNA的随机装配来说,需要的原子数量比我们在宇宙中可见的部分要多得多。正是因为这个原因,我们在宇宙中是孤独的(Volodymyr Bezverkhniy对“费米悖论是什么”的回答是绝对可怕的?)

此外,大脑在生物圈之外不可能是智能的,因为思维是生物系统中的某些相互作用。因此,无论是一个独立的大脑,还是一个个体,都不可能存在和智能,因为它们需要一定的基础设施,即具有特定有机物质的一定的生物环境。
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