宇宙裡真的存在「波茲曼大腦」嗎？

人類自認為生活在一個無比真實的客觀世界，但其實很多時候我們沒有辦法區分真實與虛擬，甚至無法確定我們的意識是否真的存在。

著名物理學家波茲曼曾經提出過這樣的觀點：既然人類可以擁有自我意識，那麼浩瀚的宇宙也可能長產生擁有自我意識的獨立意識體，而且數量非常龐大，多到數不清。

這樣的獨立自我意識體看不見也摸不著，但理論上確實能夠存在，就像「缸中之腦」那樣存在著。

缸中之腦，相信大家都聽說過。是由美國科學家普特南提出的一個假象實驗。一個邪惡的科學家把一個人的大腦完整取下來，然後放到特製的營養液中，讓大腦保持活躍狀態。

之後把大腦與電腦連接，不斷向大腦輸送各種虛擬電子信號，模擬現實世界裡的各種真實場景，目的就是給大腦營造出一個假象，讓大腦覺得自己仍舊活在真實世界。

電腦輸送給大腦的虛擬場景，與我們每天看到的真實場景沒有任何區別，大腦仍舊會感覺到自己每天上班，下班，娛樂，休息等各種活動，只要電腦輸送的資訊沒有任何瑕疵，大腦就不可能發現自己生活在虛擬世界裡。

就像是一張假幣，如果這張假幣做得與真幣一模一樣，我們自然會認為那假幣就是真幣，除非我們站在上帝視角，否則無論如何都不可能知道是假幣。

如果缸中大腦確實可以存在，就會表明一點：我們同樣無法確定我們所在的世界就是真實的。

說到這種虛擬與現實的碰撞，有必要進行深入分析，從波茲曼提出的熱力學和統計物理學開始講起。

基於熱力學和統計力學，波茲曼提出了著名的物理學概念：熵，還有更可怕的熵增定律。

熵增定律，聽起來很陌生，其實它是熱力學第二定律的另一種表述形式。簡單來講就是，在一個封閉系統裡，環境的熵總會自發地變大，也就是自發地從有序走向無序。

也就是說，如果我們的宇宙是一個封閉系統，那麼宇宙的演化過程就是熵增的過程。隨著時間推移，宇宙一定會變得越來越混亂，最終走向徹底的無序，走向終結。

而宇宙的這種狀態就是所謂的「熱寂」狀態，達到絕對均勻的熱平衡狀態，沒有任何能量交換，當然也不可能存在物質了，更不可能有任何的星系和星球，生命也無從談起了。

而自從人類誕生以來，其實我們一直在打破自然規律的限定。人類從出生開始就透過食用低熵的食物，減緩自己熵增的速度。

正因為如此，玻爾希曼就提出這樣一個瘋狂的觀點，如今的宇宙裡存在很多像地球一樣高度有序的天體，也就是低熵狀態，這些天體應該都源於熵的隨機漲落。甚至宇宙中還應該存在低熵狀態的自我意識體。

何為「漲落」？簡單理解，任何事物狀態都存在一個平衡態，而偏離平衡態的過程就是漲落。理論上講，漲落的幅度越大，機率就越小。說白了就是大的漲落發生的機率是很低的，一個系統高機率都會在平衡態附近漲落。

相信很多人都聽說過無限猴子定理，一個猴子對著電腦不斷打字，只要時間足夠長，猴子一定能打出一部莎士比亞全集。但我們都知道這個機率是非常低的，趨於無窮小。

而波茲曼大腦也是大同小異，宇宙中存在無數分子原子，這些微觀粒子恰好完美組成了一個孤單的大腦，也就是波茲曼大腦。

通俗理解就是，只要時間持續得足夠長，任何事情都可能發生，而且最終一定會發生。

而問題的關鍵就在於：宇宙最初的低熵狀態到底是怎麼來的？

從熵增定律可以看出，宇宙起源於一個極度低熵的狀態，自從宇宙誕生以來，宇宙的熵就一直在不斷變大。但是那個極度低熵的狀態到底是怎麼來的呢？

波茲曼提出了一個讓很多人難以理解的觀點，他認為其實宇宙絕大部分時間裡都處於高熵狀態，不過在漫長的歷史長河裡，宇宙隨機發生了偏離平衡態的漲落，而且是偏離很大的漲落，而宇宙最初的低熵狀態就是一次機率很低的漲落產生的。

說白了，我們宇宙的誕生就是隨機出現的偏離平衡態的隨機漲落過程，最終還是要回歸平衡態，也就是高熵。所以，我們會認為宇宙是朝著高熵發展的。

不過由於宇宙實在太大，甚至可能是無限大的，因此或許會出現這種情況，宇宙中的某一個很小的部分出現了漲落，如此一來出現很大漲落的機率就大大增加了。

這也是為什麼有科學家認為，宇宙中不但存在波茲曼大腦，而且數量還很多，宇宙中或至少漂浮著 7 萬 5 千億億億個波茲曼大腦！

真的有這麼多的波茲曼大腦嗎？理論上分析，確實有可能。而且如果宇宙中能隨機漲落出這麼多的波茲曼大腦，當然也有可能再漲落出記憶和思想，然後漲落出各種感官系統，結果就是缸中之腦。

說白了，當你在看這篇科普文時，接受到的資訊也有可能是「漲落」出來的，甚至你自認為自己是一個獨立個體，其實也是一個活躍的波茲曼大腦。

總之，你所看到的一切，都有可能是「熵在跳舞」！這就是有趣的波茲曼大腦。這個思想實驗很有意思，不過本質來講這個思想實驗就是一個需要「自證」的問題，但實驗本身也恰恰決定了，根本無法自證，因為剛才講了，一切的一切，甚至包括「自證」本身，都有可能是「熵的隨機漲落」產生的！

換言之，波茲曼大腦這個思想實驗已經不單單是科學問題了，最終還可能上升到邏輯學甚至哲學層面，會上升到類似「羅素悖論」那樣的俄羅斯「無限套娃」的無解局面。

看到這裡，或許你也開始懷疑世界的真實性了，我們生活的世界真的是真實的嗎？這是一個大問題，而且這個問題很可能是無解的，除非我們能站在上帝視角審視我們的世界！