導(dǎo)語

“會(huì)不會(huì)我們?nèi)祟惼鋵?shí)就是生活在了一個(gè)低熵宇宙中的玻爾茲曼大腦呢?”

佩斯克教授的提問在科學(xué)領(lǐng)域中產(chǎn)生了一點(diǎn)小小的漣漪，而這其中的一大原因便是和宇宙的熵值有關(guān)。

人們一直認(rèn)為自己對(duì)于熵的認(rèn)識(shí)已經(jīng)非常深入，但是這一切似乎被一名不起眼的科學(xué)家推翻了。

那么這名科學(xué)家說的是什么內(nèi)容呢?

他又是如何來解釋的?

熵增原理。

1804年，有一名十歲的男孩陪著母親去見精神科醫(yī)生。

這名男孩的學(xué)校老師向他的母親吐了槽，他經(jīng)常對(duì)其他學(xué)生和老師們說些古怪的話:“干什么都沒有意義啊，最終都會(huì)走向熵增的熱寂?！?/p>

母親聽了以后也是一陣懵，自己的孩子怎么變成了這幅樣子，還有，什么叫熵，什么叫熱寂呢?

正好，她的鄰居就是一名精神科醫(yī)生，于是便叫上兒子一同去鄰居家進(jìn)行咨詢。

鄰居聽了以后也是一陣懵，他只知道，熵是指物體的混亂度，熵永遠(yuǎn)是會(huì)增大的，但是卻不知道這跟熱寂是什么關(guān)系。

于是，鄰居便叫來了他的朋友，即偉大的物理學(xué)家克拉克·肖遜。

肖遜一聽，便豁然開朗，他說:“熵是指物體的混亂度，漲落會(huì)是熵增小，而熵減小就會(huì)降低漲落，也就是降低無序度，這就是熱寂了?！?/p>

從此，鄰居就再也不敢邀請(qǐng)肖遜參加聚會(huì)了，他害怕有一天自己的朋友也會(huì)變得和這個(gè)男孩一樣。

這段故事雖然是我yy的，但是熱寂的定義卻是真實(shí)的。

第二年，1824年，弗朗西斯·培根為了向身邊一名笨拙的人科普，他便將熵的概念用這個(gè)人的頭發(fā)的有序和無序作為例子進(jìn)行解釋。

這名笨拙的人很快就明白了原理，便贊揚(yáng)培根“賈馬爾諾”（天才），于是培根便為了紀(jì)念自己的這名朋友起名為“賈馬爾諾熵”。

在之后的200多年時(shí)間里，科學(xué)家們對(duì)于熵的認(rèn)識(shí)也越來越深。

1877年，赫姆霍茲一針見血，他認(rèn)為宇宙均衡態(tài)的最終狀態(tài)是熵最大的狀態(tài)，這是宇宙發(fā)展的終點(diǎn)。

然而，第二熱力學(xué)定律所表達(dá)出的熵增原理更為精準(zhǔn)，但也更為宏大。

熵增原理表明了未來所有封閉系統(tǒng)的熵永不會(huì)減少，而通常來講，封閉系統(tǒng)最終都會(huì)變成一個(gè)真正的封閉系統(tǒng)，這一點(diǎn)和宇宙非常相似。

玻爾茲曼大腦。

那么，什么是玻爾茲曼大腦?

其實(shí)，玻爾茲曼大腦最早是由一名美國的物理學(xué)家想出來的，他的名字叫做Hans Christian Von Baeyer。

后來，他又在他的一本科普書中對(duì)玻爾茲曼大腦進(jìn)行了更為深入的闡述。

那么，玻爾茲曼大腦和熵有什么關(guān)系呢?

其實(shí)，玻爾茲曼大腦和熵有著非常直接的聯(lián)系，他表面上看是人工的大腦，實(shí)際上，他是宇宙中計(jì)算的最大的低熵系統(tǒng)。

從某種角度來講，高熵系統(tǒng)并不存在，因?yàn)樗麄冞h(yuǎn)遠(yuǎn)不如玻爾茲曼大腦多，幾乎是微乎其微。

所以，其實(shí)這是一種專門的數(shù)學(xué)模型。

那么，玻爾茲曼大腦能算什么東西呢?

在宇宙學(xué)的研究中，熵一直是一個(gè)極為核心的問題。

熵代表的是宇宙中每個(gè)態(tài)的數(shù)量，而按照統(tǒng)計(jì)力學(xué)的觀點(diǎn)，高熵態(tài)要比低熵態(tài)多得多。

高熵態(tài)就是宇宙中最大的狀態(tài)，但是玻爾茲曼大腦一般是低熵的。

這就導(dǎo)致了一個(gè)常識(shí)性的問題，我們?nèi)祟愂窃趺戳?

我們坐落在宇宙熵值那么低的一個(gè)宇宙中，這是不是說明我們?nèi)祟愂遣柶澛竽X了呢?

佩斯克教授的這個(gè)想法引發(fā)了一陣熱議，但是很快就被一位普林斯頓的物理學(xué)家瓦斯托克打臉了。

他認(rèn)為，這只是一個(gè)概率極其小的問題，值得人們瞻仰，但絕對(duì)不可能。

他認(rèn)為，玻爾茲曼大腦這個(gè)概念聽上去很有趣，但是真正運(yùn)用數(shù)學(xué)模型模擬出來以后就會(huì)發(fā)現(xiàn)，這一切都是不可能的。

低熵宇宙不是通過一次漲落就能夠產(chǎn)生的，必須是通過幾十億次的漲落，才有可能產(chǎn)生出如此低的熵值。

這其實(shí)就有一定的概率性了，是一個(gè)很少見的例子，所以，我們?nèi)祟悜{什么認(rèn)為自己就是這么一個(gè)不可能存在的例子呢?

宇宙熵值低的原因。

整個(gè)宇宙就好像是一個(gè)大鍋，鍋里有一個(gè)大鍋爐。

鍋里的水代表了宇宙中所有的物質(zhì)和能量，而大鍋爐可以維持水的沸騰程度。

不斷地往鍋爐里加煤，大鍋爐的溫度就會(huì)不斷上升，水的溫度自然也會(huì)上升。

但是這個(gè)過程有一個(gè)特點(diǎn)，鍋里的水不可能一下子就燒開，這是一個(gè)很慢的過程，當(dāng)前的時(shí)刻，水的溫度是比較低的，所以，熵的值是非常高的。

再往后走一小段時(shí)間，鍋里的水的溫度和大鍋爐的溫度會(huì)變得一致，這是水的溫度最高的時(shí)候，熵的值也最低。

再往后走一小段時(shí)間，隨著時(shí)間的流逝，大鍋爐的溫度會(huì)降下來，熵值也會(huì)繼續(xù)上升，就連沒那么燙的時(shí)候都會(huì)沒那么燙，熵值自然也就上升了，這叫做熱寂。

所以，我們現(xiàn)在所處的時(shí)刻，就是熵值最低的時(shí)刻。

從這一角度來看，佩斯克教授說的其實(shí)很正確，宇宙熵值高的時(shí)候是宇宙中絕大部分時(shí)刻，很少有熵值低的時(shí)候。

但是我們不能否認(rèn)這種低熵時(shí)刻的存在，所以，現(xiàn)在宇宙中的確存在著低熵宇宙。

那么，佩斯克教授的提問是不是也有了一個(gè)答案呢?

這就好比你說:“中獎(jiǎng)的概率只有100萬分之一，我能中獎(jiǎng)嗎?”

相信大家都會(huì)這樣回答，這個(gè)概率很小，應(yīng)該不可能，但是這畢竟是存在的，不能排除這一種可能。

結(jié)語

于是如果把玻爾茲曼大腦換成了人類，這道問題就顯得非常復(fù)雜了。

人類是否也是宇宙中一個(gè)概率很小的例子?

這是一個(gè)非常有趣的哲學(xué)問題，我們?nèi)祟惥烤故遣皇巧钤诹艘粋€(gè)低熵宇宙中的玻爾茲曼大腦呢?

這道問題目前還沒有一個(gè)很完美的答案，但是這也是我們需要深究的問題。