Больцмановский мозг

Физический вакуум

Он часто исследуется как физический объект имеющий целостность, который не разложим на части.

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:

• порождение пары электрон – позитрон;
• эффект Лэмба – Резерфорда;
• эффект Казимира;
• эффект Унру.

В физике давно делаются попытки построения модели физического вакуума. На сегодняшний момент наиболее известны модели вакуума:

• Дирака;
• Уилера;
• де-Ситтера;
• квантовой теории поля;
• Тэрнера – Вилчера и др.

В вакууме Дирака, первой подобной модели, множество заряженных частиц, пребывают в состояниях с минимальной энергией. Это электронно-позитронный физический вакуум.

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.

Голландский ученый Виллием де Ситтер предложил одну из первых релятивистских космологических моделей. Она стала начальной точкой для более поздних теорий о расширяющейся Вселенной. Данная модель - это решение уравнений общей теории относительности, которое относится к описанию состояния вакуума. Динамика Вселенной в модели де Ситтера определена космологической константой (постоянная, которая является характеристикой вакуума).

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:

$S=k \bullet ln(w)(1),$

где $S$ - энтропия; $k$ - постоянная Больцмана; $w$ - число микросостояний, которое осуществляет реализацию рассматриваемого макросостояния.

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:

• Согласно первому подходу считается, что вакуум подвержен достаточно быстрому распаду. Наша Вселенная по своей природе является нестабильной и перестанет существовать раньше, чем возникнет Больцмановский мозг.
• В другой теории считается, что биологическая эволюция не основана на случайном переборе вариантов комбинаций. В процессе эволюции промежуточный выбор вариантов является мощным катализатором возникновения мозга человека.