больцмановский мозг это простыми словами
Больцмановский мозг
Вы будете перенаправлены на Автор24
Физический вакуум
В физике вакуум считают особым видом материи, который является первоосновой мира.
Он часто исследуется как физический объект имеющий целостность, который не разложим на части.
Вакуум считают фундаментальным видом физической реальности.
Непрерывный (континуальный) вакуум обладает наибольшей энтропией среди всех известных тел и систем.
Вакуум невозможно наблюдать при помощи приборов.
Вакуум был и является предметом изучения физиков. Восприятие вакуума как пространства, не имеющего абсолютной пустоты, сформировала квантовая теория поля. Физические исследования показали, что в физическом вакууме реализуются нулевые колебания, обладающие энергией. Природа физического вакуума до сих пор непонятна.
Физический вакуум считают потенциальным бытием, способным рождать все многообразие объектов и процессов природы. Физический вакуум может претендовать на статус онтологического базиса материи. Рассматриваемый вакуум содержит все тела и поля потенциально, следовательно, его можно рассматривать как онтологическую основу всех многообразных явлений и тел мира. Получается, что вакуум – это содержательная сущность мира.
Вакуум нельзя наблюдать непосредственно, но можно регистрировать его свойства в эмпирических исследованиях. Так, к проявлению эффектов вакуума относят, например:
В физике давно делаются попытки построения модели физического вакуума. На сегодняшний момент наиболее известны модели вакуума:
В вакууме Дирака, первой подобной модели, множество заряженных частиц, пребывают в состояниях с минимальной энергией. Это электронно-позитронный физический вакуум.
Готовые работы на аналогичную тему
На сегодняшний день нет модели вакуума, которая бы полностью объясняла все опытные проявления вакуума.
Космологическая модель де Ситтера
Модель вакуума де Ситтера представлена средой со многими составляющими. При описании данной среды в качестве постулата вводят наличие отрицательного давления, которое необходимо для компенсации сопротивления. В вакууме этой модели находятся частицы, имеющие целочисленные спины. Все частицы пребывают в самом низком энергетическом состоянии.
В большом числе классических учебников по общей теории относительности модель де Ситтера описывалась как статистический мир. Все инвариантные характеристики мира де Ситтера, которые связаны с тензором кривизны от времени не зависят. Если бы расширяющаяся Вселенная представляла бы собой пустой мир де Ситтера, то говорить о ее расширении было бы трудно. Можно было бы найти такую систему координат, где мир де Ситтера был бы сжимающимся.
Однако в расширяющейся Вселенной деситтеровская инвариантность нарушена либо спонтанным образом (за счет распада начального вакуума), либо за счет начального отличия Вселенной от мира де Ситтера.
Больцмановский мозг и вакуум де Ситтера
Больцмановским мозгом называют предполагаемый объект, который мог бы появиться как результат флуктуации в некоторой системе. Он способен осознать свое существование.
В вакууме де Ситтера возможно появление больцмановского мозга, но с ничтожно малой вероятностью. Если принять, что Вселенная существует бесконечное время, то число событий (появлений Больцмановского мозга) становится бесконечно большим. Возникает парадокс, который формулируют следующим образом:
Вероятность того, что во Вселенной возникнет объект имеющий разум в результате флуктуации, гораздо больше, чем вероятность, что он появится в результате эволюции. (Появление мозга Больцмана имеет более высокую вероятность, чем возникновение человека, как объекта биологии).
Данный объект именован в честь австрийского физика Л. Больцмана, который стал основателем статистической физики. Всем, кто изучал ее известна формула связи вероятности и энтропии:
Больцман полагал, что наш мир, обладающий небольшой энтропией – это некая флуктуация, то есть мгновенное отклонение Вселенной от ее обычного состояния хаоса. Из этого можно сделать вывод о том, что хаос может рождать упорядоченные объекты.
Только веком позже ученые отыскали способ, который подтвердил гипотезу Больцмана, когда открыли квантовые флуктуации вакуума. Часть ученых полагают, что квантовые флуктуации способны определять множество существенных аспектов жизни человечества.
В настоящее время ученые задаются вопросом о том, что произойдет, если вакуум, например, вакуум де Ситтера породит пару частиц: электрон и позитрон, и они в одно мгновение разойдутся в пространстве? Существует такая вероятность, что они соединятся с миллиардами аналогичных частиц, и создадут точную копию нашей Галактики? Или копию конкретного человека с его чувствами?
Если такая вероятность не равна нулю, то еще более вероятным событием становится случайное создание только головного мозга человека, чем его целиком. Мозга Больцмана, который порожден во Вселенной и осознавшего свое бытие. Ученые считают, что возникновение мозга Больцмана даже больше, чем появление аналогичного мозга в результате эволюции в биологии.
Долгое время подобные рассуждения считали чистой игрой человеческого разума, но в настоящее время некоторые серьезные физики стали принимать в расчет вероятность возникновения мозга Больцмана.
Так, физик А Линде писал о том, что квантовая теория поля и инфляционная модель Вселенной заставляют его думать о том, что в будущем, которое отдалено на бесконечность в вакууме будут появляться множество копий его самого, или точнее его современного сознания.
Отметим, что имеются другие подходы ученых, которые считают, что сознание человека уникально:
Больцмановский мозг
Связанные понятия
В астрономии и космологии темная жидкость является альтернативой теории как темной материи, так и темной энергии и пытается объяснить оба явления в единой структуре.Темная жидкость предполагает, что темная материя и темная энергия не являются отдельными физическими явлениями, как считалось ранее, и не имеют отдельного происхождения, но они тесно связаны друг с другом и могут рассматриваться как две грани одной жидкости. В галактических масштабах темная жидкость ведет себя как темная материя, а в.
В 1690 году женевский математик Никола Фатио де Дюилье и в 1756 Жорж Луи ЛеСаж в Женеве предложили простую кинетическую теорию гравитации, которая дала механическое объяснение уравнению силы Ньютона. Из-за того, что работа Фатио не была широко известна и оставалась неопубликованной длительное время, именно описание теории Ле Сажем стало темой повышенного интереса в конце XIX века, когда данная теория была изучена в контексте только что открытой кинетической теории газов. Это механическое объяснение.
ΛCDM (читается «Лямбда-СиДиЭм») — сокращение от Lambda-Cold Dark Matter, современная стандартная космологическая модель, в которой пространственно-плоская Вселенная заполнена, помимо обычной барионной материи, тёмной энергией (описываемой космологической постоянной Λ в уравнениях Эйнштейна) и холодной тёмной материей (англ. Cold Dark Matter). Согласно этой модели возраст Вселенной равен 13,75 ± 0,11 миллиардов лет.
Согласно концепции переме́нной ско́рости све́та (ПСС) считается, что скорость света в вакууме, обычно обозначаемая c, в некоторых случаях может не быть константой. В большинстве ситуаций в физике конденсированного состояния распространение света в среде действительно происходит с меньшей скоростью, чем в вакууме. Кроме того, в некоторых расчётах квантовой теории поля необходимо учитывать, что виртуальные фотоны должны двигаться на короткие расстояния в том числе со скоростью, отличной от скорости.
Предметом данной статьи является современное представление об основных этапах развития Вселенной с момента её образования и до наших дней. Оно базируется на следующих теориях.
Что такое больцмановский мозг?
Вы будете перенаправлены на Автор24
Больцмановский мозг – это полученный в ходе мысленного эксперимента объект, который связан с сознанием, интеллектом, энтропией и вероятностью. Предполагается, что больцмановский мозг может возникнуть в результате флуктуации состояния некоторой системы. Основной особенностью данного объекта является то, что он способен осознавать свое существование.
Данная гипотеза выдвинута в XIX веке Л. Больцманом.
Считается, что из гипотезы о больцмановском мозге следуют теории о том, что то, что происходит вокруг нас, является нереальным, например:
Энтропия и антропный принцип
В соответствии с законами энтропии:
Считается, что философский смысл энтропии заключен в словах «ничто не вечно».
В соответствии со вторым законом термодинамики энтропия с течением времени должна увеличиваться. С ходом времени упорядоченность утрачивается. Однако наблюдения ученых показывают, что в части областей Вселенной организация ее повышается в результате некоторых флуктуаций.
Мы пребываем в области Вселенной с невероятным порядком. Так, даже маленький кусочек ДНК построен столь аккуратно, что возможность его возникновения крайне мала.
Возникает вопрос, как могли возникнуть миллионы живых видов, построенных из триллионов клеток.
Существует так называемый антропный принцип, который применяют с целью пояснения причины, по которой фундаментальные постоянные в физике имеют такие значения, что жизнь на Земле возможна.
Этот принцип некоторая часть ученых считает крайней формой критерия отбора. Антропный принцип говорит о том, что Вселенная должна обладать свойствами, которые дают возможность разумной жизни появиться (сильный антропный принцип).
Готовые работы на аналогичную тему
Один из вариантов сильного антропного принципа был предложен Дж. Уилером: наблюдатели необходимы для того, чтобы Вселенная обрела бытие.
Исходя из антропного принципа, можно сказать, что такой сложный объект как человеческий мозг может наблюдаться только потому, что существует мозг человека, который его может наблюдать.
В таком случае может получиться, что Вселенная способна иметь и более упорядоченные области, но там нет наблюдателя, который их был бы способен увидеть. Позднее, возникает флуктуация и зарождается разумная жизнь, которая оглядывается вокруг и видит, что находится в очень упорядоченном мире.
Больцмановский мозг в бесконечной Вселенной
Больцман выдвинул идею о том, что наш мир с малой энтропией – это флуктуация. Короткое отклонение Вселенной от хаоса. Получилось, что хаос может рождать упорядоченные состояния.
И так, флуктуационные колебания на уровне энтропии во Вселенной в теории способны вызвать зарождение чего – то сложного, если будет много времени. П. Больцман показал, что вероятность такого явления отлична от нуля с точки зрения математики.
Основатель термодинамики полагал, что все возможно в бесконечной Вселенной, если времени для флуктуаций достаточно. В этом случае в некоторое время в некотором месте способно появиться все: человек, животное, машина или разум Вселенной.
Ученые считают, что сознание является иллюзией, которая создается как следствие взаимодействия большого количества простых элементов. В мозге человека этими простыми элементами являются нейроны (мозг человека имеет около 86 млрд. нейронов).
Компьютер может применять простые вычисления для создания сложных систем. Мозг делает аналогично компьютеру: выстраивает действия и воспоминания как результат взаимодействия нейронов.
Мозг Больцмана можно считать мысленным экспериментом, который должен вызвать сомнения в теориях о построении Вселенной. Его считают эфемерным, как и большее число опытов, относящихся к бесконечности и необъятности.
В соответствии с гипотезой мозга Больцмана воспоминания и опыт прошедшего – это иллюзии. Все данные наблюдений и экспериментов созданы памятью.
Большинство ученых не рассматривает эту теорию Больцмана как жизнеспособную.
Квантовая теория поля и мозг Больцмана
С развитием квантовой механики ученые обнаружили квантовые флуктуации вакуума. Физический вакуум – это не абсолютно пустое пространство, в нем всегда возникают виртуальные частицы, существующие крайне малое время. Ряд ученых считают, что квантовые флуктуации способны определять множество важных аспектов жизни.
Рассмотрим следующую ситуацию: пара виртуальных частиц возникли в вакууме, и быстро разошлись в пространстве, далее они встретили миллиарды других таких же частиц и случайно создали точную копию Солнечной системы или конкретного человека, имеющего воспоминания, идеи, переживания – так ученые вернулись к идеям Больцмана.
Однако, возникновение одного мозга человека некоторые считают более вероятным событием, чем появления целого человека. Это будет тот самый мозг Больцмана, который осознает свое существование.
Основатель инфляционной модели развития Вселенной А. Линде писал о том, что логика квантовой теории поля и инфляционной космологии заставляет его думать о том, что в бесконечном удалении по времени в вакууме станут возникать много новых копий его самого, а вернее его сознания. При этом непонятно, где оригинал, а где его копия. Кроме того, если количество копий равно бесконечности, то вероятность быть копией больше, чем оригиналом.
Можно выделить два подхода в науке, которые отстаивают уникальность сознания:
Больцмановский мозг это простыми словами
Гипотеза симуляции, голографический принцип и другие гипотезы о нереальности происходящего вокруг нас, пожалуй, берут начало от предположения, выдвинутого гениальным австрийским ученым XIX века — Людвигом Больцманом.
Какими бы занимательными и удивительными ни были эксперименты, проводимые в лаборатории, наибольший интерес вызывают мысленные эксперименты ученых. Больцмановский мозг — как раз один из таких мысленных экспериментов, связанный с сознанием, интеллектом, энтропией и вероятностью.
Парадокс энтропии
Мы живем в мире, который, по идее, не должен существовать. Второе начало термодинамики гласит, что энтропия со временем должна повышаться. То есть все рано или поздно становится менее упорядоченным. Однако в некоторых областях Вселенной она может становиться более организованной в результате случайных флуктуаций, если одновременно другие ее области будут становиться все менее упорядоченными.
Мы живем в невероятно упорядоченной части Вселенной. Например, даже короткий отрезок молекулы ДНК устроен настолько аккуратно, что вероятность ее появления в результате «случайных флуктуаций» физического материала невообразимо мала. Но как вышло, что в одной клетке есть миллиарды базовых соединений, в сложных организмах — триллионы клеток, а на Земле — миллионы видов живых существ?
Антропный принцип
Все дело в так называемом антропном принципе, который многие считают крайней формой критерия отбора. Он гласит, что причина, по которой мы можем наблюдать нечто столь сложное, как человеческий мозг, состоит в том, что только нечто столь сложное, как человеческий мозг, и способно провести наблюдение.
Этот принцип используется и для объяснения того, почему универсальные физические постоянные, такие как сила гравитации, кажутся тонко настроенными для существования жизни на Земле. И звучит это объяснение примерно так: если бы эти постоянные были немного другими, жизнь не смогла бы существовать и мы не могли бы находиться здесь и сейчас, размышляя о том, почему физические постоянные кажутся тонко настроенными для существования жизни на Земле.
Выходит, во Вселенной есть чуть более упорядоченные области, но рядом нет никого, кто мог бы их заметить. Затем происходит флуктуация — и появляется настолько упорядоченная область Вселенной, что там рождается разумная жизнь, которая, в свою очередь, оглядывается и замечает, что живет в практически невозможно упорядоченном мире.
Можно вспомнить стандартную аналогию. Представьте себе, что сеть из миллиарда обезьян бесконечно колотит по печатным машинкам. Теперь вообразите, что какая-то из этих печатных машинок напечатала произведение Шекспира, которое обрело сознание. Что в итоге? После невероятно долгого времени появится «Гамлет», посмотрит вокруг и задумается, почему есть она — гениальная пьеса, — а все вокруг нее — непонятная абракадабра.
Больцмановский мозг
Однако не все так просто. Людвиг Больцман, австрийский физик-теоретик XIX века, которого нередко называют гением энтропии, предположил, что мозг и другие сложные упорядоченные объекты на Земле образовались в результате случайных флуктуаций вроде «Гамлета», о котором мы говорили выше. Но тогда почему мы видим миллиарды других сложных и упорядоченных объектов вокруг нас? Почему мы не сродни одинокому «Гамлету» в море бессмыслицы?
Больцман предполагал, что если случайные флуктуации могут создать мозг, подобный нашему, то в космосе должны летать мозги или одиноко сидеть на одном месте на необитаемых планетах во многих световых годах от нас. Это и есть Больцмановский мозг. Более того, эти мозги должны быть более заурядным явлением, чем все те толпища сложных упорядоченных объектов, которые мы можем видеть на Земле.
Так у нас появляется еще один парадокс. Если единственное условие для сознания — мозг, подобный тому, что у вас в голове, то как вы можете быть уверены, что вы сами не являетесь таким Больцмановским мозгом? Если бы вы испытывали случайное сознание, то скорее оказались бы один в глубинах космоса, нежели окруженный подобными сознаниями. Почему «Гамлет» должен оглянуться и обнаружить «Сон в летнюю ночь» слева от себя, «Бурю» — справа от себя, «Двенадцатую ночь» — перед собой, а «Ромео и Джульетту» — позади?
Простые ответы, похоже, требуют какого-то волшебства. Возможно, сознание не возникает естественным образом в мозге — вроде головного, — а требует метафизического вмешательства. Или же, возможно, мы не случайные флуктуации в термодинамическом бульоне и были помещены сюда разумным существом?
Программа «Ласка»
Конечно, ни один из вышеприведенных ответов нельзя назвать исчерпывающим. Основная идея состоит в том, что процесс естественного отбора способствует развитию сложных упорядоченных объектов, а не просто позволяет им случайно появляться. Как только на Земле возникла самореплицирующаяся молекула около 3,5 миллиарда лет назад, начался безостановочный процесс, который в итоге привел к крайней концентрации порядка, который мы видим вокруг себя.
Ричард Докинз проиллюстрировал это в своей книге «Слепой часовщик» при помощи программы «Ласка» (или «Хорек»). Программа начинается со строки случайно сгенерированной бессмыслицы. Затем она создает 100 копий строки с одинаковой вероятностью «мутации» каждой буквы в другую букву. Потом из 101 строки выживаеттолько одна, наиболее похожая на фразу из «Гамлета» — «По-моему, оно смахивает на хорька» (Methinks it is like a weasel), — а другие 100 погибают. Следующее поколение создается из оставшейся строки таким же способом. По прошествии множества поколений выжившая строка будет все больше походить на цитату.
В реальной жизни происходит похожая ситуация. Объекты, более способные к саморепликации и менее подверженные разрушению, имеют возможность самовоспроизводиться, тогда как другие уничтожаются. По прошествии многих, многих, многих поколений объекты становились все более устойчивыми и реже уничтожались, прежде чем у них появлялась возможность к воспроизведению. Оказывается, интеллект — очень полезное свойство для объекта, который может выжить и самореплицироваться.
Итог
Если говорить кратко, то решение больцмановского парадокса заключается в том, что соорудить один мозг гораздо сложнее, чем создать Землю, наполненную этими мозгами. Случайные флуктуации, необходимые для запуска процесса естественного отбора, намного проще и менее точны, чем те, что потребуются для создания Больцмановского мозга в глубинах космоса.
Так что в следующий раз, когда вы почувствуете себя маленьким и ничтожным, вспомните, что вы намного сложнее, чем 4,5 миллиарда лет истории, которые привели к вашему рождению (и это если брать в расчет не возраст всей Вселенной, а одну лишь Землю).
Что такое Больцмановский мозг?
Может ли у нашей Вселенной быть сознание? Впервые этим необычным вопросом задался известный ученый XX века Людвиг Больцман, который предположил, что весь окружающий нас мир развивается по законам энтропии или определенной вероятности возникновения того или иного события. Учитывая тот факт, что сложному организму требуется гораздо больше времени на развитие, чем простому, можно сделать логичный вывод о том, появление человека гораздо менее вероятно, чем появление самостоятельного мозга. Так ли это или в теорию Больцмана закралась какая-то ошибка? Давайте попробуем порассуждать об этом вместе в данной статье.
Если теория о мультивселенных верна, то в одной из бесчисленных Вселенных вполне может появиться нечто, способное осознавать свое существование
Может ли разум появиться из ниоткуда?
Несмотря на то, что под фразой “Больцмановский мозг” многие представляют себе парящий в бескрайнем космическом пространстве человеческий мозг, Людвиг Больцман описывал результат спонтанных флуктуаций скорее как некую мыслящую субстанцию, которая способна осознавать свое существование и вести наблюдение за окружающим миром. Так, свое видение “Больцмановского мозга” смог показать знаменитый писатель-фантаст Станислав Лем в своем романе “Солярис”, где в качестве мыслящей субстанции выступает гигантская планета-океан. Современные ученые-физики пошли еще дальше, допустив, что “Больцмановским мозгом” может оказаться абсолютно любое существо во Вселенной, в том числе и мы с вами. Из-за того, что космос постоянно расширяется, приобретая все новые и новые свойства, бесконечность событий внутри него могут породить и некий отдельный разум внутри Вселенной. Подобные идеи, раньше считавшиеся непристойными для размышления в научной среде, постепенно начинают становиться полноценной частью научного знания, которое все больше начинает впитывать в себя теории не только из области физики и математики, но и философии, и психологии.
Людвиг Больцман — один из основоположников современной термодинамики
Является ли уникальной наша Вселенная?
Проблему “Больцмановского мозга” можно попытаться решить и с точки зрения квантовой теории поля, которая утверждает, что в бесчисленном количестве Вселенных можно обнаружить столь же бесчисленное количество копий того или иного события. Иными словами, бесконечность времени и пространства способна создать с абсолютной точностью все то, что когда-либо было ранее. Так, Фридрих Ницше еще в XIX веке рассуждал об идее о вечном возвращении, в котором история возвращается к своему же детальному воссозданию если не в нашей конкретно Вселенной, то хотя бы в одной из ее многочисленных копий.
Управляют всеми вселенными и мирами крошечные и едва заметные флуктуации, которые иногда могут представлять из себя всего лишь взмах крыла бабочки в Амазонии, который каким-то образом стал звеном в цепочке событий, повлекших возникновение урагана в Москве. Именно таким образом где-то в глубинах Вселенной может зародиться абсолютно точная копия нашей Солнечной системы с нашей планетой Земля и даже всеми ее обитателями. Вероятность такого события, конечно, мизерная. Однако в масштабах Вселенной даже самое невероятное происшествие имеет право на возникновение и существование. Вместе с тем, вероятность спонтанного возникновения мозга Больцмана, в этом случае, становится гораздо более реальной, чем даже возникновение отдельного человека.
А как считаете вы, является ли теория, доказывающая возможность возникновения Больцмановского мозга, реалистичной и имеющей право на существование? Давайте попробуем обсудить данный вопрос в нашем Telegram-чате или на официальном канале на Яндекс.Дзен.
Несмотря на то, что подобные рассуждения могут показаться лишь выдумкой писателя с буйной фантазией, современные космологи используют парадокс мозга Больцмана в качестве одной из важнейших теорий возникновения Вселенной и появления в ней человека.