Wahrscheinlichkeit einer spontanen Boltzmann-Gehirnbildung

Ich habe die Notizen von Scott Aaronson ( pdf ) durchgelesen , aber ich kann seine Diskussion über Boltzmann-Gehirne auf Seite 61 nicht verstehen. Insbesondere die Tatsache, dass es heißt:

Aber das Problem ist schlimmer. Da Sie in einem ewigen Universum unendlich viele Boltzmann-Gehirn-Doppelgänger haben würden, scheint jeder Beobachter mit Ihren Erinnerungen und Erfahrungen unendlich wahrscheinlicher ein Boltzmann-Gehirn zu sein, als durch die „normalen“ Prozesse der darwinistischen Evolution usw. entstanden zu sein von einem Urknall!

Ich verstehe nicht, woraus diese letzte Aussage folgt, und sie scheint sehr unintuitiv zu sein.

Ein zufällig entstehendes Boltzmann-Doppelgänger-Gehirn scheint sehr unwahrscheinlich, da dies die Bildung eines Gehirns mit einem vollständigen Gehirnzustand erfordern würde, dh im Wesentlichen alle einzelnen Atome / Moleküle, die in der exakten (oder zumindest nahe genug) Konfiguration erscheinen. Mit anderen Worten, ein sehr hoher Organisationsgrad. Während das Urknall-Szenario lediglich von einer Wasserstoff/Helium-Wolke ausgeht und dass die grundlegenden Naturgesetze in Kraft sind. Dies scheint als Ausgangspunkt ein viel einfacheres Objekt zu sein und daher viel wahrscheinlicher. Dieser Ausgangspunkt entwickelt sich (durch die relativ einfachen Naturgesetze), sobald er (vielleicht durch Zufall) aufgetreten ist, zu dem Zustand, den wir jetzt haben, und führt zu Prozessen wie natürlicher Selektion usw., die schließlich intelligentes Leben hervorbringen und die sehr hoher Organisationsgrad im Gehirn. Evolution durch natürliche Selektion, die grundsätzlich auch von stochastischen Ereignissen abhängt, scheint viel wahrscheinlicher, da die natürliche Selektion den Prozess steuert und es ihm ermöglicht, sich auf den Zielzustand "einzustimmen", anstatt dass der Zielzustand gerade in einem entsteht Schritt wie beim Boltzmann-Doppelgänger. Ein weiteres Argument ist, dass das menschliche Gehirn, obwohl es scheinbar eine sehr komplexe Struktur ist, wahrscheinlich das Ergebnis (als Teil der Fötus-/Kindentwicklung) aus einem viel einfacheren Prozess ist, der in der menschlichen DNA beschrieben wird. Zum Beispiel, wie aus einer einfachen Gleichung ein scheinbar komplexes Fraktal entstehen kann. Daher scheint es ein viel einfacherer Weg, ein Gehirn zufällig zu produzieren, darin zu bestehen, diesen einfacheren Mechanismus zufällig zu produzieren "und ihn laufen zu lassen", bis er ein Gehirn bildet.

Aber wenn man bedenkt, dass Scott Aaronson sehr schlau ist, muss mir etwas daran fehlen. Weil ich die Aussage so lese, dass die Boltzmann-Doppelgänger wahrscheinlicher sind als der Urknall, aber für mich scheint das Gegenteil wahr zu sein.

Jeder, der behauptet, die Wahrscheinlichkeiten der Bildung eines Boltzmann-Gehirns oder eines evolutionären Gehirns in beiden Szenarien zu berechnen und zu vergleichen, ist ein Heuchler und kein Wissenschaftler. Niemand kennt die genaue Entropieschwankung, die nötig ist, um solches Zeug zu bilden
der Mangel an Informationen ist zu wichtig, es ist unentscheidbar
Das Wichtigste ist „in einem ewigen Universum“: Wenn Sie genug Zeit haben, werden selbst sehr unwahrscheinliche Ereignisse so wahrscheinlich, wie Sie möchten.

Antworten (3)

Sie müssen die Entropie berücksichtigen, um diese Frage zu beantworten.

Die Idee des Boltzamnn-Gehirns setzt die Erwartung eines Universums im thermischen Gleichgewicht oder mit maximal hoher Entropie voraus.

Um den Anfangszustand zu schaffen, von dem aus die von Ihnen beschriebenen natürlichen Prozesse (Evolution, Entwicklung usw.) ablaufen müssen, muss das Universum zunächst in einem Zustand niedriger Entropie beginnen - entweder durch eine unglaublich unwahrscheinliche Fluktuation in diesen Zustand oder durch ein physikalisches Gesetz, das dem Universum eine Anfangsbedingung niedriger Entropie auferlegt.

Um ein Boltzmann-Gehirn zu erschaffen, kann das Universum das Gehirn einfach lokal fluktuieren, ohne Rücksicht auf die komplexen (niedrigen Entropie-) Formationen von Galaxien, Sonnensystemen, Ökosystemen usw., die für Ihre natürliche Entwicklung erforderlich sind.

Wenn wir also mit einem Universum im thermischen Gleichgewicht beginnen, dann ist es überwältigend wahrscheinlicher, dass Sie ein Boltzmann-Gehirn wären und dass jeder, den Sie beobachten, auch eines ist.

Jeder, den du beobachtest, ist auch einer , wenn du ein Boltzmann-Gehirn wärst, gäbe es niemanden mehr ...
@Boo: Ich bin mir nicht sicher, ob ich folge. Ich denke, es ist unbestritten, dass das Universum in einem Zustand niedriger Entropie begann. Die Kosmologie und die Evolutionstheorie erklären, wie solch ein Zustand niedriger Entropie mit hoher Wahrscheinlichkeit zur Bildung von Gehirnen usw. führen kann, viel höher als wenn Gehirne aus dem Nichts entstehen. Aber ich denke, was Sie argumentieren, ist, dass der anfängliche Zustand niedriger Entropie sehr unwahrscheinlich ist. Aber ist es? Durch was vor? Nach dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik nimmt die Entropie nur zu, sodass ein anfänglicher Zustand mit niedriger/Null-Entropie sehr natürlich erscheint.
"Ich glaube nicht, dass es unbestritten ist, dass das Universum in einem Zustand niedriger Entropie begann" Was bedeutet Entropie, wenn es um einen einzelnen Mikrozustand geht?

Was Scott sagt

Okay, also die Grundannahme kann ich so formulieren:

Das Universum ist endlich und hat ein Ende. Während des Endes zerreißt die kosmische Inflation nicht jedes Teilchen in sein eigenes Universum, und es herrscht kein zyklisches Modell der Kosmologie vor: Das Ende des Universums ist stattdessen eine große "Suppe" von Teilchen im thermischen Gleichgewicht, die alle eine geringe durchschnittliche Energie haben k B T in allen Freiheitsgraden, für alle Ewigkeit.

Angesichts dieser Eigenschaften wird dich ein endliches Universum ungefähr einmal oder weniger entwickeln und dich ungefähr null Mal vor dem Ende in die Existenz schwanken lassen. Allerdings wird es dich nach dem Ende unendlich oft fluktuieren , weil du eine begrenzte Wahrscheinlichkeit hast, fluktuiert zu werden, und das Universum wird ewig Zeit haben, es weiter zu versuchen.

Wenn wir nur versuchen, das Universum zu erraten, abhängig von unserem Wissen, dass wir existieren, sollten wir daher davon ausgehen, dass wir durch Schwankungen in die Existenz entstanden sind, nicht entwickelt, weil wir uns nur einmal entwickelt haben, aber unendlich oft fluktuiert haben.

Wo du auf dem falschen Fuß aufstehst

Sie denken vielleicht, dass Scott eine Alternative zum Urknall anbietet: Nein, er arbeitet innerhalb des uns bekannten Formalismus des Universums. Sie versuchen vielleicht, das Universum mit einer Bevorzugung der einfachsten möglichen Erklärung zu erklären, anstatt der wahrscheinlichsten Erklärung: Aber seine Aussage ist nicht, dass der Urknall nicht einfach oder lustig ist, sondern die Folge eines Endes davon Urknall-Universum , die wahrscheinlichste Erklärung ist nicht so, wie wir denken, dass unser Platz im Universum ist. Wenn er also darüber spricht, was angesichts dessen, was wir zu wissen glauben, am wahrscheinlichsten ist, und Sie darüber sprechen, was Ihrer Meinung nach unser Platz im Universum ist, dann sind Sie sein Publikum und er macht diesen Punkt direkt zu Ihnen.

Aber Sie haben vielleicht einen fast gültigen Punkt: Ist es wahrscheinlicher, dass das thermische Gleichgewicht während eines ganzen Urknalls schwankt, der dem normalen Evolutionsprozess folgt? Und die Antwort ist ein Doppelschlag. Der erste Teil der Antwort ist, wenn ja, dann ist das schon so verrückt, dass es unsere derzeitige Sichtweise erschüttert . Denn dann sind wir immer noch fluktuiert ins Dasein gekommen, und wir sind zufällig aus der seltenen Fluktuation gekommen, die einen Miniatur-Urknall erzeugt. Der zweite Schlag der Antwort ist, dass es um Größenordnungen wahrscheinlicher ist, dass Sie nur ein Boltzmann-Gehirn sind . Wenn Sie also mit der wahrscheinlicheren Erklärung fortfahren, sind Sie wahrscheinlich ein Boltzmann-Gehirn.

Warum das zweite? Es ist einfache Entropie. Das Universum ging von einem Zustand niedriger Entropie aus, und je niedriger die Entropie eines Zustands ist, desto schwieriger ist es, ihn durch thermische Schwankungen zu bilden. Sie mögen das Gefühl haben, dass diese Ansammlung von Partikeln, aus denen Sie bestehen, ziemlich selten ist, aber einmal waren diese Partikel alle an einem Punkt in der Raumzeit, zusammen mit allen Partikeln der Erde, der Sonne, der Milchstraße und aller Galaxien . Sie scheuen sich davor, all diese Partikel in präzise Positionen zu bringen? Nun, Ihr Vorschlag ist dann, alle diese Partikel an einer genauen Position zu platzieren. Das ist weit, weit weniger wahrscheinlich.

Obwohl ich bereit bin zu akzeptieren, dass bei unendlicher Zeit eine thermodynamische Suppe mein Gehirn unendlich oft zum Kotzen bringen würde, glaube ich nicht, dass dies eine ausreichende Stütze für die Theorie ist, dass ich ein Boltzmann-Gehirn bin.

Denn soweit ich das beurteilen kann, bin ich nicht nur ein Gehirn in einer thermodynamischen Suppe. Ein solches Gehirn wäre kurzlebig und hätte selten die konsistenten Erinnerungen, die ich habe (der vom OP erwähnte Zustand), und würde den sensorischen Input, den ich erlebe, nicht erfahren.

Ich erfahre durch meine Sinne ein konsistentes externes Universum, und jedes Mal, wenn ich versuche, es zu untersuchen, kommt es mit konsistenten Informationen zurück. Ich nehme dies als Beweis dafür, dass es da draußen ein echtes Universum gibt. (Wenn Sie anderer Meinung sind, können Sie es gerne selbst testen!)

Während also die Wahrscheinlichkeit, dass ein Gehirn wie meines vorübergehend in einer thermodynamischen Suppe existiert, nicht Null ist, sollte die Wahrscheinlichkeit eines Gehirns, das alle meine Erinnerungen und Erfahrungen hat (und außerdem das konsistente und ansprechende sensorische Feedback erfährt, das ich mache), viel geringer sein als die Wahrscheinlichkeit, dass dieses Universum tatsächlich existiert, und dass ich mich tatsächlich darin entwickelt habe.

Anders ausgedrückt, während ich zustimme, dass die Wahrscheinlichkeit, dass dieses Universum spontan so entsteht, wie es jetzt ist, astronomisch ist, ist die Wahrscheinlichkeit des Urknalls, gefolgt von einem ziemlich bescheidenen Evolutionsprozess, viel vernünftiger und wesentlich vernünftiger als eine Nachahmung meines aktuellen Zustands, der aus der thermodynamischen Suppe springt (da mein aktueller Zustand auch ein gewisses Verständnis eines konsistenten Universums beinhaltet, das mit unserem identisch ist).