Что такое Больцмановский мозг — Naked Science
13 минут
Редакция
5

Что такое Больцмановский мозг

3.3

Гипотеза симуляции, голографический принцип и другие гипотезы о нереальности происходящего вокруг нас, пожалуй, берут начало от предположения, выдвинутого гениальным австрийским ученым XIX века — Людвигом Больцманом.

Больцмановский мозг
©Wikipedia

Какими бы занимательными и удивительными ни были эксперименты, проводимые в лаборатории, наибольший интерес вызывают мысленные эксперименты ученых. Больцмановский мозг — как раз один из таких мысленных экспериментов, связанный с сознанием, интеллектом, энтропией и вероятностью.

Парадокс энтропии

Мы живем в мире, который, по идее, не должен существовать. Второе начало термодинамики гласит, что энтропия со временем должна повышаться. То есть все рано или поздно становится менее упорядоченным. Однако в некоторых областях Вселенной она может становиться более организованной в результате случайных флуктуаций, если одновременно другие ее области будут становиться все менее упорядоченными.

Мы живем в невероятно упорядоченной части Вселенной. Например, даже короткий отрезок молекулы ДНК устроен настолько аккуратно, что вероятность ее появления в результате «случайных флуктуаций» физического материала невообразимо мала. Но как вышло, что в одной клетке есть миллиарды базовых соединений, в сложных организмах — триллионы клеток, а на Земле — миллионы видов живых существ?

Людвиг Больцман / © Wikipedia/Uni Frankfurt

Антропный принцип

Все дело в так называемом антропном принципе, который многие считают крайней формой критерия отбора. Он гласит, что причина, по которой мы можем наблюдать нечто столь сложное, как человеческий мозг, состоит в том, что только нечто столь сложное, как человеческий мозг, и способно провести наблюдение.

Этот принцип используется и для объяснения того, почему универсальные физические постоянные, такие как сила гравитации, кажутся тонко настроенными для существования жизни на Земле. И звучит это объяснение примерно так: если бы эти постоянные были немного другими, жизнь не смогла бы существовать и мы не могли бы находиться здесь и сейчас, размышляя о том, почему физические постоянные кажутся тонко настроенными для существования жизни на Земле.

Выходит, во Вселенной есть чуть более упорядоченные области, но рядом нет никого, кто мог бы их заметить. Затем происходит флуктуация — и появляется настолько упорядоченная область Вселенной, что там рождается разумная жизнь, которая, в свою очередь, оглядывается и замечает, что живет в практически невозможно упорядоченном мире.

Можно вспомнить стандартную аналогию. Представьте себе, что сеть из миллиарда обезьян бесконечно колотит по печатным машинкам. Теперь вообразите, что какая-то из этих печатных машинок напечатала произведение Шекспира, которое обрело сознание. Что в итоге? После невероятно долгого времени появится «Гамлет», посмотрит вокруг и задумается, почему есть она — гениальная пьеса, — а все вокруг нее — непонятная абракадабра.

Согласно теореме о бесконечных обезьянах, абстрактная обезьяна, бьющая по клавишам печатной машинки неограниченное время, в итоге когда-то наберет заданный текст / © Wikipedia/New York Zoological Society

Больцмановский мозг

Однако не все так просто. Людвиг Больцман, австрийский физик-теоретик XIX века, которого нередко называют гением энтропии, предположил, что мозг и другие сложные упорядоченные объекты на Земле образовались в результате случайных флуктуаций вроде «Гамлета», о котором мы говорили выше. Но тогда почему мы видим миллиарды других сложных и упорядоченных объектов вокруг нас? Почему мы не сродни одинокому «Гамлету» в море бессмыслицы?

Больцман предполагал, что если случайные флуктуации могут создать мозг, подобный нашему, то в космосе должны летать мозги или одиноко сидеть на одном месте на необитаемых планетах во многих световых годах от нас. Это и есть Больцмановский мозг. Более того, эти мозги должны быть более заурядным явлением, чем все те толпища сложных упорядоченных объектов, которые мы можем видеть на Земле.

Так у нас появляется еще один парадокс. Если единственное условие для сознания — мозг, подобный тому, что у вас в голове, то как вы можете быть уверены, что вы сами не являетесь таким Больцмановским мозгом? Если бы вы испытывали случайное сознание, то скорее оказались бы один в глубинах космоса, нежели окруженный подобными сознаниями. Почему «Гамлет» должен оглянуться и обнаружить «Сон в летнюю ночь» слева от себя, «Бурю» — справа от себя, «Двенадцатую ночь» — перед собой, а «Ромео и Джульетту» — позади?

Простые ответы, похоже, требуют какого-то волшебства. Возможно, сознание не возникает естественным образом в мозге — вроде головного, — а требует метафизического вмешательства. Или же, возможно, мы не случайные флуктуации в термодинамическом бульоне и были помещены сюда разумным существом?

Программа «Ласка»

Конечно, ни один из вышеприведенных ответов нельзя назвать исчерпывающим. Основная идея состоит в том, что процесс естественного отбора способствует развитию сложных упорядоченных объектов, а не просто позволяет им случайно появляться. Как только на Земле возникла самореплицирующаяся молекула около 3,5 миллиарда лет назад, начался безостановочный процесс, который в итоге привел к крайней концентрации порядка, который мы видим вокруг себя.

Ричард Докинз проиллюстрировал это в своей книге «Слепой часовщик» при помощи программы «Ласка» (или «Хорек»). Программа начинается со строки случайно сгенерированной бессмыслицы. Затем она создает 100 копий строки с одинаковой вероятностью «мутации» каждой буквы в другую букву. Потом из 101 строки выживает только одна, наиболее похожая на фразу из «Гамлета» — «По-моему, оно смахивает на хорька» (Methinks it is like a weasel), — а другие 100 погибают. Следующее поколение создается из оставшейся строки таким же способом. По прошествии множества поколений выжившая строка будет все больше походить на цитату.

В книге «Слепой часовщик» на примере гипотетической программы «Ласка» показано, что для развития сложных систем нет необходимости вмешательства извне: эволюция, имея ограниченный набор данных, в итоге может произвести что-то упорядоченное и сложное / © GitHub

В реальной жизни происходит похожая ситуация. Объекты, более способные к саморепликации и менее подверженные разрушению, имеют возможность самовоспроизводиться, тогда как другие уничтожаются. По прошествии многих, многих, многих поколений объекты становились все более устойчивыми и реже уничтожались, прежде чем у них появлялась возможность к воспроизведению. Оказывается, интеллект — очень полезное свойство для объекта, который может выжить и самореплицироваться.

Итог

Если говорить кратко, то решение больцмановского парадокса заключается в том, что соорудить один мозг гораздо сложнее, чем создать Землю, наполненную этими мозгами. Случайные флуктуации, необходимые для запуска процесса естественного отбора, намного проще и менее точны, чем те, что потребуются для создания Больцмановского мозга в глубинах космоса.

Так что в следующий раз, когда вы почувствуете себя маленьким и ничтожным, вспомните, что вы намного сложнее, чем 4,5 миллиарда лет истории, которые привели к вашему рождению (и это если брать в расчет не возраст всей Вселенной, а одну лишь Землю).

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
8 мая
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

Вчера, 11:59
3 минуты
Ольга Иванова

О некотором подобии человеческого смеха у отдельных видов животных ученым известно давно. Но новое исследование показывает, что подобная вокальная игра присутствует как минимум у 65 видов.

Вчера, 13:14
2 минуты
Sergei Sobol

Прошло уже 20 лет с тех пор, как увидела свет представленная в начале нового тысячелетия Audi TT Quattro. За этот достаточно большой срок мы стали свидетелями масштабного культурного сдвига. Так что сегодня настал идеальный момент для переосмысления визуального образа культового автомобиля. В конце концов, телефоны в 2000 году выглядели совершенно иначе по сравнению с сегодняшними, верно? Так почему автомобили должны оставаться прежними?

8 мая
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

8 мая
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

Вчера, 13:59
5 минут
Ольга Иванова

Ученые из Великобритании выяснили, что вегетарианцы имеют более здоровый профиль биомаркеров, чем люди, регулярно употребляющие в пищу мясные продукты. Правда, в их организме недостает и некоторых полезных веществ.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[miniorange_social_login]

Комментарии

5 Комментариев

:) глупь какая. Человек - самоназвание; так назвал себя человек, узнав о своём уме. Происхождение человека - тема историческая и эволюция у науки получилась, потому что наука получилась новая и не историческая. 7 с половиной тысяч лет назад историю стали писать фольклорно. Сильными воинами были дорийцы, саксы и ... варяги. Норманны и ... украинцы, названия по территориям, национальности не означающим. Были ли варяги норманнами, вопрос низкоуровневого образования. Создавшие Спарту дорийцы, имели имущество в виде сандалий, мечей и трусов. Остальная история греков фольклорная, в которой Зевс, Геракл, Троянская война с троянским конём и ... владеющие землёй евпатриды. Одиссей был с Крита и владел островами. С анализированием в образовании всё слабее. Квантовые взаимодействия осуществляются только по формуле М.Планка. Вытащили квант из его формулы и суют его куда не попадя ...
Я не сильно разбираюсь в данной теме , но мне было очень интрестно почитать , раньше не слышала про эту гипотезу , не смотря на то что я ребёнок , статья более менее понятно мне объяснила это понятие )
17.02.2019
-
1
+
"почему физические постоянные кажутся тонко настроенными для существования жизни на Земле." Да прекратите вы, это жизнь на земле тонко подстроилась (адаптировалась) под складывающиеся условия (в том числе под условия сложившиеся под воздействием этих постоянных) и вообще в вопросах энтропии и порядка нужно быть как можно более осторожным, особенно когда речь идет о популяризации Равномерно распределенные молекулы вещества - казалось бы порядок - однако нет, это высшая степень энтропии (та самая пресловутая гипотетическая "тепловая смерть" вселенной). И в том же время хаотично кучкующиеся бьющиеся друг о друга молекулы (хаос беспорядок будто бы) - это возможность самоорганизации системы Поэтому все, что мы видим вокруг себя - это никак не порядок(слишком абстрактное понятие в данном контексте), а системы (самоорганизованные так или иначе), которые функционируют с образовавшимися в них правилами (адаптации, саморегуляции и т.п)
    Прекрасно мнение "Всё, что мы видим вокруг себя - это никак не порядок(слишком абстрактное понятие в данном контексте), а системы (самоорганизованные так или иначе), которые функционируют с образовавшимися в них правилами (адаптации, саморегуляции и т.п)". Я читал Ваш комментарий и у меня пронеслась в голове мысль: Наше существование есть упорядоченная казуистика
Статья перегружена и хаотична, солидарен с первой частью предыдущего комментария.
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: