• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
03.02.2019
Редакция Naked Science
10
25 159

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 / Автор: Артем Фомин

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.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 08:19
Дарья Г.

В центре далекой галактики OJ 287 находятся две черные дыры, одна из которых в сотню раз больше другой. В 2021 году астрономы подтвердили существование пары по изменению яркости объекта. Теперь же ученым удалось доказать, что источником той необычной вспышки была именно малая черная дыра.

Вчера, 11:12
Александр Березин

Нынешняя версия крупнейшего носителя SpaceX вдвое мощнее «Сатурна-5», самой мощной ракеты прошлого. Однако документ Федерального управления гражданской авиации США показал, что Илон Маск планирует серьезно нарастить разрыв. Попутно у его ракеты значительно увеличится количество двигателей в обеих ступенях, в итоге она станет выше высочайшей пирамиды на земле.

Вчера, 13:24
Полина Меньшова

Ученые из США и Китая назвали самым выгодным формат работы, при котором несколько дней в неделю сотрудники проводят в офисе, а несколько дней выполняют обязанности удаленно. По данным исследователей, это беспроигрышный график как для компаний, так и для коллектива.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

11 июня
Андрей

Китайские палеонтологи обнаружили образцы самых больших моллюсков, живших после Великого вымирания. Их гигантский размер говорит о том, что брюхоногие интенсивнее и быстрее восстановились в росте после массовой гибели. До этого подобные свидетельства находили в ладинском ярусе, а сейчас в анизийском.

8 июня
Михаил Орлов

Переселение позвоночных из воды в наземно-воздушную среду жизни стало поворотным моментом в истории биосферы. Однако этот эволюционный скачок имел и серьезные побочные эффекты: он привел к потере способности восстанавливать потерянные части тела рептилиями, птицами и млекопитающими. В новой статье биологи рассмотрели генетические и эволюционные аспекты освоения суши и выяснили, что резкое ослабление регенерации стало своеобразной «расплатой» за адаптации животных к другой среде.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

[miniorange_social_login]

Комментарии

10 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 )
Maria Maria
17.02.2019
-
0
+
"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
    Popov Anatoly
    6 дней назад
    -
    0
    +
    Maria, антропный принцип сродни сверхскоростной черепахи из стандартной школьной задачи о зайце который никогда не обгонит черепаху;) Иль вырожденный спор о том, что случилось раньше, курица или яйцо;)
    +
      ещё комментарии
      Popov Anatoly
      6 дней назад
      -
      0
      +
      Popov, больцмановский мозг - это и есть гипотетическое яйцо, случившееся раньше и отдельно от курицы. Инстинкт самосохранения/личностного отделения от социума;)
      Popov Anatoly
      6 дней назад
      -
      0
      +
      Popov, первая реакция личности, больцмановского мозга, отрицание - относительно вещей выводящих из зоны комфорта. Двойные допущения в статье. ДНК слишком упорядоченная дабы быть продуктом механизма ессго отбора, который приводит к упрощению, а не усложнению. Жизнь на земле - не является продуктом ессго отбора больцмановских мозгов;)
        Popov Anatoly
        6 дней назад
        -
        0
        +
        Popov, пример - та же деэволюция , приводящая к упрощению организма и снижению интеллекта особей при улучшении условий обитания/ выживания в ареале.
          Popov Anatoly
          6 дней назад
          -
          0
          +
          Popov, хоть у тупиков, хоть у людей с обезьянами;) Обезьяна живёт лучше предка породившего людей, а потому тупей и слабее человека, как личность. Несмотря на то, что человек живёт лучше обезьяны;) В целом. Предок поспорить мог бы, современная обезьяна нет, так же как тупики не умеют летать.
Статья перегружена и хаотична, солидарен с первой частью предыдущего комментария.

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: