存在的本源?玻爾茲曼大腦悖論與「人擇原理」

存在的本源?玻爾茲曼大腦悖論與“人擇原理”

奧地利著名物理學家:路德維希·玻爾茲曼

一、“玻爾茲曼大腦”是什麼?

存在的本源?玻爾茲曼大腦悖論與“人擇原理”

如果永恆暴漲模式是正確的話,那麼,我們的宇宙只不過是“多元宇宙”中的一個。

只要獲得足夠的空間和時間,被稱為“玻爾茲曼大腦”的意識程度最小的“目擊者”就有可能出現,而且在數量上超越像我們這樣的“普通目擊者”。

由於虛空空間包含著一種被稱為真空能量的排斥力,所以它最終可能催生顆粒、原子甚至理論上的意識性實體。這些假設的“玻爾茲曼大腦”,亦即對周圍空間的“自發目擊者”,對人類在宇宙中的地位提出了挑戰。

那麼,這些東西到底是什麼呢?

從理論上講,它們可能呈現幾乎任何一種形式,但根據概率定律和量子力學,它們體積越大,結構越複雜,就越發不大可能顯現。它們可能是脫離軀殼、帶有眼球、飄浮在外層空間的大腦。它們可能由一個整體所構成,身裹太空服,配備氧氣瓶。它們可能是人類的大腦、動物的大腦,或者由氣體組成的智能外星人物種。不管根據研究人員達成的什麼定義,真正重要的在於:它們具有發揮意識的資格。

它們甚至不一定是真實的大腦。舉例來說,如果計算機能變得複雜到足以被視為一種意識,那麼,它們同樣具備這個資格。由於計算機芯片將大量的處理功率融入微小的空間,因此,硅基玻爾茲曼大腦的體積可能比生物大腦小得多。如果這樣的話,那將會使意識性計算機更有可能從真空而不是生物實體中“橫空出世”,意味著它們可能成為支配宇宙的主宰之一。

二、波爾茲曼大腦的發現與人擇原理

存在的本源?玻爾茲曼大腦悖論與“人擇原理”

請你考慮一下這個問題:為何你的耳朵具有它們現在的形狀和位置?

答案也許是使得眼鏡能配戴在耳朵上。

假如那樣的話,耳朵必須存在且必須在它們現在的地方,而這正是眼鏡的存在所決定的。這就是人擇原理的最基本含義:正是因為人類的存在,才能解釋我們這個宇宙的種種特性。

但是,這種思維是否從反方向來理解了呢?

如果說眼鏡被設計成能適合耳朵,是否更準確些呢?假如耳朵長在別的地方或根本就不存在的話,那麼,就會以不同的樣式設計眼鏡了。人擇宇宙學原理(簡稱人擇原理)由鮑羅和泰伯拉提出。這條原理很複雜,簡言之,即“我們看到的宇宙之所以這個樣子,乃是因為我們的存在。”

人擇原理又分為弱人擇原理和強人擇原理。弱人擇原理認為,我們生存在眾多個宇宙演化模型中一個,假如我們不是身處現在這模型,即宇宙會以不同方式演化,我們也不會在這裡。而強人擇原理就更肯定宇宙一定會生出有智慧生物,不允許宇宙以其他不能夠令我們生存之選擇出現。

應用弱人則原理的一個例子,是“解釋”為何大爆炸發生於大約100億年之前——智慧生物需要那麼長時間演化。一個早期的恆星必須首先形成,這些恆星將一些原先的氫和氦轉化成像碳和氧這樣的元素,由這些元素構成我們。然後恆星作為超新星而爆發,其裂片形成其他恆星和行星,其中包括太陽系,太陽系的年齡大約是50億年,地球存在的頭10到20億年,對於任何複雜東西的發展都太熱了。

餘下的30億年才用於生物進化的漫長過程,這個過程導致從最簡單的機體到能夠測量回溯到大爆炸那一瞬間的生物的形成。

很少人會對弱人擇原理的有效性提出異議。然而,有的人走得更遠並提出強人擇原理。按照這個理論,存在許多不同的宇宙或者一個單獨宇宙的許多不同的區域,每一個都有自己初始的結構,或許還有自己的一套科學定律。在這些大部分宇宙中,不具備複雜組織發展的條件;只有很少像我們的宇宙,在那裡智慧生命得以發展並質疑:“為何宇宙是我們看到的這種樣子?”回答很簡單:如果它不是這個樣子,我們就不會在這兒!

1988年11月,科學家們就一直討論多年的論題——人類學的原理,召開了一次極有權威的科學會議。

“人類學的”(Anthropic)一詞源於希臘語,意思是“與人有關的”。人類學原理試圖強調,人類作為目擊者,對宇宙的真正存在來說是必需的。

也許看來它的反面是正確的。我們是在一顆普通恆星的一個小的行星上,而這顆恆星湮沒於包含了幾千億顆恆星的一個星系裡,還有另外的恆星在其他1000億個星系裡。為什麼如此無法想象的龐大的一個宇宙居然僅為我們而存在?

答案則是宇宙越小,它膨脹然後收縮而絕滅所需的時間就越少。對我們來說,為了取得進化時間,宇宙必須像它現在那樣大。

此外,自然規律使得原子能夠形成;大爆炸以後有過的經歷似乎使恆星和星系得以形成。要不是原子、恆星和星系剛好能形成的話,那麼我們自己就不可能形成。

量子理論也使得我們好像是必不可少的。根據量子理論,在有些情況下,我們實際上只有在觀測到電子時才可能辨別它在做什麼;而當沒有觀測到電子時,即使理論上也不可能推斷它在做什麼。

按照這個理論,某些科學家認為宇宙必須有目擊者,而且自始至終必須有目擊者。但另一方面,直到宇宙150億歲時,最早的人類才進化。恐龍曾有資格當目擊者嗎?直到宇宙100億歲時,地球本身才形成。這是否意味著在其他行星上有別的形式的生命曾作見證?否則它是否意味著宇宙是上帝僅僅為了人類的利益而創造的?而且那個上帝從頭到尾是宇宙永恆的監護人嗎?根據強人擇原理,這個假定似乎是必然的。

然而,大多數科學家更喜歡弱人擇原理。為了理解其意義是什麼,請你考慮一下這個問題:為何你的耳朵具有它們現在的形狀和位置?答案也許是使得眼鏡能配戴在耳朵上。假如那樣的話,耳朵必須存在且必須在它們現在的地方,而這正是眼鏡的存在所決定的。

但這種思維恰巧是從相反方向來理解的。事實上,眼鏡被設計成能適合耳朵,而不是反過來。假如耳朵長在別的地方或根本就不存在的話,那麼就會以不同的樣式設計眼鏡。

同樣情況,有可能存在無限多的宇宙,每個宇宙具有一組不同的自然規律。或許這無限多的宇宙中,除了一個之外,其餘的宇宙所具有的自然規律都不容許生命存在。而僅有一個宇宙裡,其自然規律確實考慮到了生命的存在。

這一個宇宙就應是我們的宇宙,而我們就在其中經歷了進化,然後對這個宇宙顯得多麼恰好地適合於我們感到驚異。

我們怎樣能斷定弱人擇原理是否正確呢?畢竟,我們自己的宇宙是我們所能觀測的惟一一個宇宙。要是有無數個宇宙的話,那麼可能有許多宇宙足夠接近完美而容許我們這種生命生存。我們的宇宙應只是它們中的一個,且它也許不是最臻完美的。

三、玻爾茲曼大腦悖論

存在的本源?玻爾茲曼大腦悖論與“人擇原理”

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的狀態。

熱力學第二定律說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。但為何我們能觀測的宇宙熵如此之低?

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,他們有和我們不同的意識和記憶。因此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。


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