Мозг, рожденный пустотой

Эксперимент – мысленный, а значит, ни доказать его, ни опровергнуть не получится. Как с квантовой физикой – нужно просто его принять и простить. Суть эксперимента в том, что после тепловой смерти Вселенной (которая не факт что случится), когда вокруг будет лишь пустота, из нее неизбежно появятся разумные объекты – так называемые больцмановские мозги. Но это будут не мозги в привычном нам виде, а просто некая разумная субстанция, способная осознавать мир вокруг себя. И если Вселенная бесконечна (тоже не факт), то за все время ее существования больцмановских мозгов будет гораздо больше, чем людей, появившихся в ходе эволюции.

Людвиг Больцман, web.archive.org 

Важную роль в этом играет энтропия. Сейчас мы живем в очень упорядоченной Вселенной со сложными конструкциями в виде галактик, звездных систем, планет и человека, в котором 30 трлн аккуратно структурированных клеток. То есть энтропия – мера хаоса и беспорядка – в нашем мире крайне мала. Согласно второму закону термодинамики, любая изолированная система стремится к максимальной энтропии. Значит, со временем и наша Вселенная «даст сбой»: движение частиц станет хаотичнее, из-за чего произойдет неизбежное разрушение всех любимых и нелюбимых нами структур. Сначала Земля упадет на Солнце, которое вскоре погаснет. Затем исчезнут галактики. Даже черные дыры постепенно растворятся из-за излучения Хокинга. После распада последнего протона энтропия достигнет максимума – это гипотеза тепловой смерти Вселенной.

Иллюстрация: Pale, icons8.ru

И, возможно, мы все еще не обнаруживаем себя бестелесным разумом в пустоте только потому, что Вселенной пока рано умирать. Но все портит теорема Пуанкаре о возвращении: каждая точка в пространстве рано или поздно займет свое изначальное положение. То есть мы в любом случае вернемся к «началу всего».  

Представим, что у нас есть сосуд, разделенный на две части перегородкой. Первый отсек мы заполняем газом, а второй оставляем пустым. Если убрать перегородку, то газ займет весь объем сосуда. Но через какое-то время молекулы газа снова соберутся только в первом отсеке, а второй ненадолго останется пустым. Объясняется это тем, что промежуток времени, как правило, очень большой. Поэтому молекулы газа успевают побывать во всех возможных положениях, одним из которых и является начальное.

Гипотетически наша Вселенная является таким же сосудом с начальным положением в виде Большого взрыва или состоянии до него. И какой бы максимальной ни была энтропия, через неопределенное количество времени весь наш мир сожмется в сингулярность – точку с предельной плотностью. В этом состоянии у Вселенной будет минимальное значение энтропии, которое начнет повышаться после нового Большого взрыва. То есть после тепловой смерти Вселенная опять вернется к тому, что было, – к нам с вами!

Но все же большую часть существования мир проведет в условиях энтропии – бесконечном количестве времени и пустоты, в которой не будет наблюдателей, похожих на нас. Поэтому и само понятие времени теряет смысл, ведь его попросту некому считать и ощущать. И теперь мы подходим к самому интересному. Как может появиться полноценный больцмановский мозг из этого вакуума? Ведь это пустота. Ничто. Но квантовая механика учит нас, что даже пустота не пуста – в вакууме всегда есть немного энергии в виде квантовых флуктуаций (случайных отклонений от нормы), которые рождают и разрушают виртуальные частицы.

Иллюстрация: Brian Stauffer, nytimes.com

Если тысячу раз случайно ударить по клавиатуре, то можно сгенерировать несколько реально существующих имен. Так и эти частицы могут случайно собираться в структурированные объекты, ненадолго снижая уровень энтропии. Чем проще структура у объекта, тем выше вероятность флуктуации, которая его создаст. Поэтому в такой Вселенной, которая почти бесконечна в пространстве и времени, вероятнее обнаружить отдельный «больцмановский мозг» с конкретными воспоминаниями и ощущениями, чем сложные конструкции из Солнца, Земли и триллиона живых существ. Отдельный мозг гораздо меньше снизит энтропию, поэтому его появление вероятнее.

Согласно вычислениям советского и американского физика Андрея Линде (Andrei Linde), это может произойти раз в 10¹⁰⁵⁰ лет – на первый взгляд, не очень вероятно. Но если существование Вселенной бесконечно, то и число рождения новых больцмановских мозгов также бесконечно велико.

Андрей Линде. Фото: Timothy Archibald, timothyarchibald. blogspot.com 

Есть и много «но». Для появления больцмановских мозгов должны выполняться условия, которые могут быть невозможными в нашей реальности. Например, существование максимального значения энтропии пока не доказано. Тепловая смерть Вселенной тоже всего лишь гипотеза, так как законы термодинамики работают только в системах конечных размеров, а мы пока не знаем, насколько велика Вселенная и есть ли у нее границы.

Существует гипотеза о том, что мы и есть больцмановские мозги – и прямо сейчас мы не люди как таковые, а лишь бестелесный разум в космосе, который «галлюцинирует» тем, что живет свою людскую жизнь. Эта гипотеза не соответствует критерию фальсифицируемости, то есть ее невозможно опровергнуть. Любые доказательства того, что вы не больцмановский мозг, могут быть иллюзией, созданной самим же больцмановским мозгом в виде воспоминаний, в которых вы доказываете, что не являетесь больцмановским мозгом! Поэтому, чтобы сделать вывод о том, что вы больцмановский мозг, нужно отречься от самой возможности сознательно делать подобные выводы. Такой вот парадокс.