¿Qué es la hipótesis del cerebro de Boltzmann?

El cerebro de Boltzmann es una predicción teórica de la explicación de Boltzmann sobre la flecha termodinámica del tiempo. Aunque el propio Ludwig Boltzmann nunca discutió este concepto, surgieron cuando los cosmólogos aplicaron sus ideas sobre fluctuaciones aleatorias para comprender el universo en su conjunto.

Ludwig Boltzmann fue uno de los fundadores del campo de termodinámica En el siglo diecinueve. Uno de los conceptos clave fue el segunda ley de la termodinámica, que dice que el entropía de un sistema cerrado siempre aumenta Como el universo es un sistema cerrado, esperaríamos que la entropía aumente con el tiempo. Esto significa que, con el tiempo suficiente, el estado más probable del universo es aquel en el que todo está en equilibrio termodinámico, pero claramente no existe en un universo de este tipo ya que, después de todo, hay un orden a nuestro alrededor en varias formas, entre las cuales está el hecho de que existe.

Con esto en mente, podemos aplicar el principio antrópico para informar nuestro razonamiento teniendo en cuenta que, de hecho, existimos. Aquí la lógica se vuelve un poco confusa, por lo que vamos a tomar prestadas las palabras de un par de miradas más detalladas sobre la situación. Según lo descrito por el cosmólogo Sean Carroll en "Desde la eternidad hasta aquí:"

Invocado Boltzmann el principio antrópico (aunque no lo llamó así) para explicar por qué no nos encontraríamos en una de las fases de equilibrio muy comunes: en el equilibrio, la vida no puede existir. Claramente, lo que queremos hacer es encontrar las condiciones más comunes dentro de un universo que sean hospitalarias para la vida. O, si queremos ser más cuidadosos, tal vez deberíamos buscar condiciones que no solo sean hospitalarias para vida, pero hospitalario con el tipo particular de vida inteligente y consciente de sí mismo que nos gusta pensar que son...

Podemos llevar esta lógica a su conclusión final. Si lo que queremos es un solo planeta, ciertamente no necesitamos cien mil millones de galaxias con cien mil millones de estrellas cada una. Y si lo que queremos es una sola persona, ciertamente no necesitamos un planeta entero. Pero si de hecho lo que queremos es una inteligencia única, capaz de pensar sobre el mundo, ni siquiera necesitamos a una persona completa, solo necesitamos su cerebro.

Entonces el reducción al absurdo de este escenario es que la abrumadora mayoría de las inteligencias en este multiverso serán solitarias, cerebros sin cuerpo, que fluctúan gradualmente fuera del caos circundante y luego se disuelven gradualmente en ello. Tales criaturas tristes han sido denominadas "cerebros de Boltzmann" por Andreas Albrecht y Lorenzo Sorbo ...

En un artículo de 2004, Albrecht y Sorbo discutieron "cerebros de Boltzmann" en su ensayo:

Hace un siglo, Boltzmann consideraba una "cosmología" en la que el universo observado debería considerarse como una fluctuación rara de algún estado de equilibrio. La predicción de este punto de vista, genéricamente, es que vivimos en un universo que maximiza la entropía total del sistema consistente con las observaciones existentes. Otros universos simplemente ocurren como fluctuaciones mucho más raras. Esto significa que la mayor cantidad posible del sistema debe encontrarse en equilibrio con la mayor frecuencia posible.

Desde este punto de vista, es muy sorprendente que encontremos el universo que nos rodea en un estado de entropía tan bajo. De hecho, la conclusión lógica de esta línea de razonamiento es completamente solipsista. La fluctuación más probable consistente con todo lo que sabes es simplemente tu cerebro (completa con "recuerdos" de la Hubble Deep Fields, datos WMAP, etc.) que fluctúan brevemente fuera del caos y luego se equilibran de inmediato en el caos de nuevo. Esto a veces se llama la paradoja del "cerebro de Boltzmann".

El objetivo de estas descripciones no es sugerir que los cerebros de Boltzmann realmente existan. Algo así como el Gato de Schroedinger experimento mental, el objetivo de este tipo de experimento mental es estirar las cosas al máximo conclusión extrema, como un medio de mostrar las posibles limitaciones y defectos de esta forma de pensando. La existencia teórica de los cerebros de Boltzmann le permite usarlos retóricamente como un ejemplo de algo absurdo que se manifiesta a partir de fluctuaciones termodinámicas, como cuando Carroll dice "Habrá fluctuaciones aleatorias en la radiación térmica que conducen a todo tipo de eventos improbables, incluida la generación espontánea de galaxias, planetas y cerebros de Boltzmann."

Sin embargo, ahora que comprende los cerebros de Boltzmann como un concepto, debe proceder un poco a comprender la "paradoja cerebral de Boltzmann" que se produce al aplicar este pensamiento a este grado absurdo. De nuevo, según lo formulado por Carroll:

¿Por qué nos encontramos en un universo que evoluciona gradualmente desde un estado de entropía increíblemente baja, en lugar de ser criaturas aisladas que recientemente fluctuaron del caos circundante?

Desafortunadamente, no hay una explicación clara para resolver esto... por eso todavía se clasifica como una paradoja. El libro de Carroll se centra en tratar de resolver las preguntas que plantea entropía en el universo y la flecha cosmológica del tiempo.

Divertidamente, Boltzmann Brains llegó a la cultura popular de dos maneras diferentes. Aparecieron como una broma rápida en un cómic de Dilbert y como el invasor alienígena en una copia de "The Incredible Hercules".