Können wir Boltzmann-Gehirne sein? Oder wie können wir sicher sein, dass es keine Verschwörung über die Vergangenheit gibt?

Wie Richard Feynman und zweifellos viele andere unabhängig voneinander feststellten, ist es sehr einfach, die Hypothese zu falsifizieren, dass wir ein Boltzmann-Gehirn sind, das nur zufällig durch ein sehr seltenes zufälliges Ereignis in die Existenz schwankte, solange man auf der wissenschaftlichen Methode besteht Umgebung mit hoher Entropie.

Der Grund ist, dass eine solche Hypothese viele Dinge vorhersagt. Zum Beispiel sagt es voraus, dass wir, wenn wir nur ein bisschen weiter schauen als das Volumen, in dem unser Gehirn entstanden ist, eine vollständige Störung finden, die die Entropie maximiert. Wenn wir versuchen zu untersuchen, woher wir kommen, finden wir Chaos und keine Ordnung. Dies liegt daran, dass in einer zufälligen Umgebung mit hoher Entropie, von der die Hypothese ausgeht, chaotisch aussehende Konfigurationen der Materie außerhalb des Gehirns weitaus wahrscheinlicher sind als die organisierten, mit niedriger Entropie.

Wenn wir jedoch tatsächlich eine andere Beobachtung machen und fragen, ob wir Eltern und Großeltern hatten, statt der chaotischen Suppe, in der wir entstanden sind usw., und ob es eine Ordnung jenseits des Volumens gibt, in dem unser Gehirn lebt, stellen wir immer fest, dass es Ordnung gibt ; Eltern und Großeltern sind real; Erinnerungen passen zusammen; Die breitere kosmische Umgebung scheint die gleiche nicht maximale Entropie zu haben wie die unmittelbare Umgebung unseres Gehirns.

All diese Beobachtungen sprechen gegen die Boltzmann-Gehirn-Hypothese, weil diese Hypothese vorhersagt, dass jede dieser Beobachtungen nur mit der winzigen Wahrscheinlichkeit der Ordnung $\exp(-S)$ auftritt, wobei $S$ eine riesige Entropie der Ordnung $10^{26}-10 ist ^{120}$. Die doppelte Exponentialfunktion ist für alle praktischen Zwecke offensichtlich Null: Die Boltzmann-Gehirn-Hypothese sagt voraus, dass Dinge, die wir beobachten, in der Praxis nicht passieren können, also wird sie durch die Beweise falsifiziert.

Die Beweise zeigen deutlich, dass unsere Vergangenheit in einer Raumzeit stattfand, in der der zweite Hauptsatz der Thermodynamik befolgt wurde. Die Argumentation, die der Boltzmann-Gehirn-Hypothese Beachtung schenkt, ist einfach trügerisch, unvereinbar mit den logischen Beweisen des zweiten Hauptsatzes, die zeigen, dass solche Ereignisse lächerlich unwahrscheinlich sind – was bedeutet, dass solche Ereignisse vergessen werden können, wenn wir irgendetwas wissenschaftlich erklären. Aus dem gleichen Grund kann das Boltzmann-Gehirn-Szenario niemals verwendet werden, um ein dynamisches Modell der Physik auszuschließen, da alle dynamischen Modelle der Physik den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik respektieren.

PS: Feynmans Widerlegung des Boltzmann-Gehirn-Szenarios beginnt mit „Wir möchten argumentieren, dass dies nicht der Fall ist“ auf der oben verlinkten Seite.

Wir können nicht sicher sein. Genauso wie wir nicht sicher sein können, dass wir nicht in einer riesigen Computersimulation unseres Universums leben. Jeder dieser Fälle würde sich genauso real anfühlen, als ob das Universum real wäre und als ob es seit mindestens 13,7 Milliarden Jahren existiert.

Physik und Wissenschaft entdecken die Wahrheit, indem sie falsifizierbare Hypothesen testen. Eine Hypothese, die nicht falsifizierbar ist, kann also nicht als wahr (oder falsch) bezeichnet werden. Die einzige Möglichkeit, die Behauptung zu widerlegen, dass ich ein Boltzmann-Gehirn bin, besteht darin, abzuwarten, ob ich mich auflöse. Und das ist kein falsifizierbarer Test, weil ich mich nicht daran erinnern werde, dass ich mich aufgelöst habe.

Übrigens, wenn wir ein Boltzmann-Gehirn sind, dann ist „ich“ das Gehirn und „du“ nur ein Hirngespinst …

Wie Luboš Motl und andere argumentiert haben, sind wir mit ziemlicher Sicherheit keine Boltzmann-Gehirne im offensichtlichen Sinne: ein denkendes Objekt, das durch eine zufällige Fluktuation innerhalb des uns bekannten Universums entsteht. Aber vielleicht fragen Sie sich, ob das Universum, wie „wir“ es kennen – das heißt, wie ein gegebener Beobachter es kennt – die Vorstellung eines zufällig erschaffenen, denkenden Objekts in einer äußeren Welt „sein“ könnte – das heißt, ob der Beobachter vernünftigerweise könnte Betrachten Sie die Welt als den Traum eines solchen Objekts. Dies, so argumentiere ich, kann nicht widerlegt werden.

Als Beobachter sammeln wir Beobachtungen und bilden Hypothesen. Gesammelte Beobachtungen sind im Wesentlichen nur Daten. Hypothesen sind im Wesentlichen Beobachtungen unserer eigenen Gedanken. Als Wissenschaftler sind wir also im Wesentlichen nur Beobachtungsdatenbanken oder, wenn Sie es vorziehen, nur eine Datenbank.

Alles, was wir über das Universum wissen, einschließlich der Tatsache seiner Existenz, besteht aus unseren Beobachtungen. Viel Verwirrung ergibt sich aus der Annahme, dass das Universum zuerst existiert und dass wir Beobachter darin auftauchen. Aber eine solche Annahme ist unbegründet. Wir müssen den Vorrang von Beobachtungen anerkennen, da diese notwendig sind, um die Existenz des Universums zu beweisen. Wenn wir von unserem Universum sprechen, meinen wir ein bestimmtes mentales Modell, mit dem jeder von uns versucht, seine Beobachtungen zu erklären und vorherzusagen.

Betrachten wir in diesem Zusammenhang die Aussage von Sean Carroll : In der Menge all dieser Schwankungen wären einige Gehirne in Universen wie dem unseren eingebettet, aber eine enorm größere Anzahl wäre ganz für sich allein.

Beim ersten Lesen stelle ich mir ein echtes, menschliches Gehirn vor, das in einem riesigen Raumvakuum schwebt und mitdenkt, bis es gefriert oder auf andere Weise stirbt, um schließlich durch Protonenzerfall oder Quantentunneln zu verschwinden. Aber dann wird mir klar, wie ich zu diesem Bild eines Boltzmann-Gehirns gekommen bin und wie viel weiter ich noch gehen muss. Ja, eine enorm größere Anzahl einsamer, menschenähnlicher Gehirne würde entstehen, aber auch eine noch größere Anzahl exotischer, denkender Objekte, die es auf der Erde nicht gibt.

Als Dyson, Kleban und Susskind das Problem ansprachen, gingen sie nicht einmal bis zum einsamen menschlichen Gehirn. Sie gaben das Beispiel eines Universums wie unseres, aber mit einer Hintergrundstrahlung von 10 Kelvin statt 2,7 K, und sie wiesen auf die Probleme hin, die eine solche Änderung für die Kosmologie verursachen würde (als ob die Kosmologie nicht schon genug Probleme hätte).

Also ja, ein echtes Universum, wie es von Wissenschaftlern modelliert wurde, gerät in Schwierigkeiten, ebenso wie ein etwas wärmeres Universum und ein eiskaltes Gehirn im Weltraum. Aber wie würde ein Boltzmann-Gehirn wirklich aussehen? Nun, es müsste ein Kriterium der Denkfähigkeit erfüllen, aber das war's: Mehr wäre unwahrscheinlich. Die Wahrscheinlichkeit würde sowohl die Evolution als auch die menschliche Technologie beim Design eines solch minimalen Gehirns/Computers weit überstrahlen. Es würde nicht wie ein plötzlich ins All geschleuderter irdischer Organismus auf das Vakuum reagieren. Es würde im Wesentlichen kein Merkmal enthalten, das der gedachten Anforderung fremd ist, wie beispielsweise Redundanz oder Komponentenisolierung.

Boltzmanns Gehirn hätte weder sensorische Inputs noch motorische Outputs, und es gäbe sowieso nichts, was es wahrnehmen oder bewegen könnte. Ein Mensch, dem diese Dinge fehlen, würde, glaube ich, sehr tief schlafen. Es ist schwer, vom Menschen auf die Klasse der typischen Boltzmann-Gehirne zu extrapolieren, aber angesichts der Voraussetzung zum Denken können wir davon ausgehen, dass nichts sein Denken stören würde, noch würde es den Drang verspüren, seine Umgebung zu beeinflussen.

Was ich beschreibe, kommt mir wie ein Traum vor. Vielleicht ist unser Universum – also meine Beobachtungen – Teil eines solchen Traums. (Bevor ich des Solipsismus beschuldigt werde, beachten Sie, dass ich – der menschliche Autor dieses Beitrags – in diesem angeblichen Traum ungefähr die gleiche Art von Gehirn und Verstand zu haben scheine wie andere Menschen, sodass es keinen Widerspruch darin gibt, dass sie zu einer ähnlichen Hypothese gelangen mit sich selbst im Mittelpunkt.) Wie ein menschlicher Traum scheint unsere Welt in sich konsistent zu sein – zumindest größtenteils so –, aber niemals vollständig ergründbar.

Wenn die Traum-Universum-Analogie gilt, was können wir dann über das träumende Gehirn sagen? Fast nichts. Nichts zwingt ihn dazu, aus Atomen zu bestehen oder unseren physikalischen Gesetzen zu unterliegen, da er in einer Metawelt existiert. Vielleicht ähnelt unsere Welt, wie in einem menschlichen Traum, ein wenig der Welt des Träumers, mit ein paar unbewussten Elementen, die hineingeworfen werden, oder vielleicht auch nicht.

Vielleicht, auch wie in einem menschlichen Traum, erfindet der Träumer diese Welt im Laufe der Zeit, in diesem Fall sehe ich kein Problem mit Ihrem Punkt über unbeschränkte Mikrozustände der Vergangenheit. Occams Rasiermesser reicht aus, um die Hypothese über einen bösartigen Dämon zu verwerfen.

Ein Problem mit dieser Vorstellung, dass „das Universum nur ein Traum im Boltzmann-Gehirn ist“, ist folgendes;

Sollten wir die Gesetze der Thermodynamik in den Begriff „Universum“ einbeziehen? Natürlich ja! Dasselbe Argument, das sich auf die Thermodynamik stützt, wäre also nach seinem eigenen Maßstab falsch, da es verlangt, dass die gesamte Erinnerung falsch ist, was die Erinnerung an die Thermodynamik selbst einschließen muss!!

Sie können ein Boltzmann-Gehirn sein, aber es gibt andere Theorien, die ihre Zahl stark reduzieren; und wenn diese Theorien wahr sind, dann ist die Wahrscheinlichkeit, ein Boltzmann-Gehirn zu sein, ähnlich der Vorstellung, dass Milliarden von Menschen ihr Fleisch für die Ewigkeit brennen lassen werden.

Wenn Sie diese Antwort lesen, dann wissen Sie, dass ich sie nie wirklich geschrieben habe, weil Sie die Frage nie wirklich gestellt haben – dies ist nur Ihr zufällig bewusstes Gehirn, das Ihnen eine Nachricht über Ihre Existenz gibt. Vielleicht hast du angefangen zu existieren, als du heute Morgen aufgewacht bist, oder du bist vielleicht genau in diesem Moment ins Leben getreten. Wenn Sie morgen aufwachen, um über diese Dinge nachzudenken, gibt es wirklich nichts zu denken, weil Sie diese Antwort nie wirklich lesen.

Böhmische Mechanik

Es gibt eine physikalische Theorie, die die Anzahl der Boltzmann-Gehirne stark reduziert, die als Pilotwelleninterpretation oder Bohmsche Mechanik bezeichnet wird . Es hat in den letzten Jahren einiges Lob erhalten, weil es all die „Quantenverrücktheiten“ beseitigt, aber es ist deterministisch und „normale Gehirne“ mögen das nicht.

Gemäß einer Abhandlung mit dem Titel The Bohmian approach to the problems of cosmological Quant Fluktuations gibt es zwei mögliche Ergebnisse der Bohmschen Mechanik, die die Autoren als optimistisch und pessimistisch kategorisieren .

Die erste, „optimistische“ Ansicht besteht darauf, dass ein Boltzmann-Gehirn nur dann problematisch sein wird, wenn es zumindest für kurze Zeit ein funktionierendes Gehirn ist. In einem eingefrorenen Universum würde, selbst wenn es eine Boltzmann-Gehirnkonfiguration gäbe, diese nicht funktionieren, genau weil sie eingefroren ist. Ein funktionierendes Gehirn erfordert in der Bohmschen Mechanik die richtige Art von Konfiguration und die richtige Art von Wellenfunktion (so wie es in der klassischen Mechanik die richtige Art von Konfiguration und die richtige Art von Impulsen erfordern würde), und während die richtige Art von Konfiguration auftreten kann , ist die Wellenfunktion ψ nicht von der richtigen Art.

Die zweite, „pessimistische“ Ansicht behält die Sorge bei, dass eine bloße Gehirnkonfiguration problematisch sein könnte, da sie alle Erinnerungen des Gehirns und vielleicht die gegenwärtigen Gedanken kodieren könnte. Wenn dem so ist, dann wird es wichtig, dass in einem gefrorenen Universum Boltzmann-Gehirnkonfigurationen nicht immer wieder auftreten können (anders als in einem klassischen Gas in einer Kiste, das aufgrund der ewigen unregelmäßigen Bewegung jede Konfiguration im Laufe der Zeit immer wieder annimmt). Wenn eine Boltzmann-Gehirnkonfiguration einmal auftritt, bleibt sie freilich für immer und hat den größten Teil der Beobachterzeit, da die normalen Gehirne in Anzahl und Lebensdauer endlich sind.Aus pessimistischer Sicht stellt diese Konfiguration daher eine Bedrohung für die Theorie dar. Wenn der 3-Raum jedoch nicht extrem groß ist, dann ist die |ψ|2-Wahrscheinlichkeit, dass irgendwo im Raum eine Boltzmann-Gehirnkonfiguration auftritt, winzig. Somit ist das Problem mit überwältigender Wahrscheinlichkeit nicht vorhanden, wenn der 3-Raum nicht extrem groß ist.

Dies erklärt im Grunde, wie es möglich ist, dass sich ein einzelnes Boltzmann-Gehirn mit allen möglichen Erinnerungen bildet, die möglicherweise eine riesige Menge an Wissen enthalten. Dieses Boltzmann-Gehirn wird für immer bleiben und hat den Großteil der Beobachterzeit, weil „normale Gehirne“ – wie die Gehirne, die wir haben – schließlich sterben.

Jetzt sind wir also wieder da, wo wir angefangen haben, aber mit einer anderen Voraussetzung. Gibt es keinen Gott, einen zufällig generierten Gott, oder bist du Gott?