Μια πρόσφατη μελέτη αποσαφηνίζει το παράδοξο των εγκεφάλων Boltzmann
Όταν αναφερόμαστε σε «εγκέφαλο Boltzmann», εννοούμε έναν παρατηρητή που εμφανίζεται στο σύμπαν εξ αιτίας των τυχαίων διακυμάνσεων του χωρόχρονου. Αυτή η ιδέα της συνειδητής οντότητας που αναδύεται αυθόρμητα στο χώρο, φέρει το όνομα του μεγάλου θεωρητικού φυσικού» Ludwig Boltzmann. Aν σύμφωνα με κάποιες κοσμολογικές θεωρίες μπορεί ένα ολοκλήρο σύμπαν να εμφανιστεί από το κενό μέσω μιας κβαντικής διακύμανσης, είναι πολύ πιο πιθανόν να εμφανιστεί ένας και μοναδικός ανθρώπινος εγκέφαλος, ο οποίος περιέχει όλες σου τις αναμνήσεις και φαντάζεται πως κατοικεί μέσα σε ένα απόλυτα λειτουργικό κόσμο, και αυτή τη στιγμή διαβάζει αυτές τις γραμμές στο κινητό του! Αυτός ο ατυχής εγκέφαλος είναι καταδικασμένος να εξαφανιστεί πάλι στο κενό μέσω μιας κβαντικής διακύμανσης, σχεδόν αμέσως μετά τη δημιουργία του. Στατιστικά, ένας εγκέφαλος Boltzmann είναι πολύ πιο πιθανότερο να εμφανιστεί σε σχέση με ένα ολόκληρο σύμπαν, οπότε, αν θέλουμε να δομήσουμε το σύμπαν μας χρησιμοποιώντας κβαντικές διακυμάνσεις, πρέπει να αποδεχτούμε ότι είναι πολύ πιθανότερο όλα αυτά που βιώνουμε … απλά να τα φανταζόμαστε.
Σε μια πρόσφατη εργασία με τίτλο «Disentangling Boltzmann Brains, the Time-Asymmetry of Memory, and the Second Law«, οι David Wolpert, Carlo Rovelli και Jordan Scharnhorst εξετάζουν ένα παλιό παράδοξο πείραμα σκέψης στη στατιστική φυσική και την κοσμολογία, γνωστό ως η υπόθεση των «εγκέφαλων Boltzmann»: την πιθανότητα οι αναμνήσεις, οι αντιλήψεις και οι παρατηρήσεις μας να προκύπτουν από τυχαίες διακυμάνσεις της εντροπίας αντί να αντανακλούν το πραγματικό παρελθόν του σύμπαντος.
Το παράδοξο προκύπτει από την καρδιά της στατιστικής φυσικής. Ένας από τους κεντρικούς πυλώνες της κατανόησής μας για τον χρονικά ασύμμετρο δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής είναι το θεώρημα H του Boltzmann στην στατιστική μηχανική. Όμως παραδόξως, το ίδιο το θεώρημα H είναι συμμετρικό ως προς το χρόνο.
Αυτή η συμμετρία ως προς τον χρόνο συνεπάγεται ότι, από τυπική άποψη, είναι πολύ πιο πιθανό οι δομές των αναμνήσεων, των αντιλήψεων και των παρατηρήσεών μας να έχουν προκύψει από τυχαίες διακυμάνσεις στην εντροπία του σύμπαντος, παρά να αντιπροσωπεύουν γνήσια αρχεία του πραγματικού εξωτερικού μας σύμπαντος στο παρελθόν. Με άλλα λόγια, η στατιστική φυσική φαίνεται να μας αναγκάζει να συμπεράνουμε ότι οι αναμνήσεις μας μπορεί να είναι απατηλές – περίτεχνες ψευδαισθήσεις που δημιουργήθηκαν τυχαία και δεν μας λένε τίποτα για όσα νομίζουμε ότι περιγράφουν. Αυτή είναι η υπόθεση του «εγκεφάλου του Boltzmann».
Οι συγγραφείς επιχειρούν να αποσαφηνίσουν το πώς η υπόθεση των εγκεφάλων Boltzmann, ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής και η σχετική «υπόθεση του παρελθόντος» εξαρτώνται από παραδοχές σχετικά με το ποιες χρονικές στιγμές θεωρούνται δεδομένες όταν αναλύεται η εξέλιξη της εντροπίας του σύμπαντος. Ορισμένες αναλύσεις θέτουν ως δεδομένη την παρούσα κατάσταση του σύμπαντος, ενώ άλλες υποθέτουν μια αρχική κατάσταση χαμηλής εντροπίας (στην Μεγάλη Έκρηξη). Αλλά η ίδια η φυσική δεν καθορίζει ποια από αυτές τις επιλογές είναι η σωστή.
Με αφετηρία αυτό που οι συγγραφείς αποκαλούν «εικασία της εντροπίας», το άρθρο δείχνει ότι πολλά από τα καθιερωμένα επιχειρήματα σε αυτές τις συζητήσεις βασίζονται σε λεπτές μορφές κυκλικής συλλογιστικής, όπου παραδοχές για το παρελθόν χρησιμοποιούνται για να δικαιολογήσουν συμπεράσματα – όπως η αξιοπιστία της μνήμης ή η κατεύθυνση της εντροπίας – τα οποία στη συνέχεια επιστρατεύονται για να στηρίξουν αυτές τις ίδιες παραδοχές. Αντί να επιλύει αυτές τις διαμάχες, το άρθρο καθιστά σαφή την υποκείμενη δομή τους. Διαχωρίζοντας τους φυσικούς νόμους από τις συμπερασματικές επιλογές, οι συγγραφείς προσφέρουν μια σαφέστερη βάση για την αξιολόγηση μακροχρόνιων διαφωνιών σχετικά με τον χρόνο και την εντροπία.
