Больцмановский мозг: уникально ли человеческое сознание

Больцмановский мозг: уникально ли человеческое сознание

Больцмановский мозг - это гипотетический объект, самопроизвольно собравшийся во вселенной и способный осознавать свое существование. Вероятность такого события по некоторым оценкам даже превышает вероятность появления обычного человеческого мозга в ходе эволюции. Что с этим делать? И как в науке появилась гипотеза больцмановского мозга?

Все повторяется.

В августе 1881 года на прогулке в окрестностях горной швейцарской деревушки Фридриха Ницше посетила мысль о вечном возвращении. "Высшая Формула Утверждения, Которая Вообще Может Быть Достигнута", - как писал сам философ. По мысли Ницше, бесконечное течение времени с неизбежностью приводит к абсолютно точному повторению всех событий. Здесь и падающее с дерева яблоко, и застывший перед монитором читатель "Теорий и Практик", и сам Ницше, в мистическом предчувствии мысли присевший отдохнуть у отвесной скалы. Все в точности повторится во вселенной еще бесчисленное количество раз.

По воспоминаниям современников ницше был очень увлечен новой Идей. В поисках ее фундаментальных оснований он даже стал изучать естественные науки, но цельной теории у него так и не появилось - концепция вечного возвращения появляется в трудах немецкого философа только эпизодически. И тем удивительнее, что история про искусственный мозг, способный продублировать наше сознание, начинается совсем неподалеку - в венском и мюнхенском университетах, где в конце XIX века преподавал австрийский физик Людвиг Больцман.

Больцмана считают одним из создателей статистической физики - на его могиле даже выбита выведенная им знаменитая формула, позволяющая рассчитать физическую величину энтропию как меру упорядоченности системы: S = k * lnW, где S - энтропия, k - постоянная Больцмана (физическая постоянная, определяющая связь между температурой и энергией), а W - количество микросостояний, реализующих макросостояние. Микросостояние - это состояние отдельной составляющей системы, а макросостояние - состояние системы в целом.

В качестве примера мы попробуем посчитать энтропию абстрактного рабочего стола, на котором лежит две папки. В идеале в одной (любой) папке должно быть два чистых листа, а в другой - два исписанных. При таких условиях возможны только два микросостояния: либо в папке номер 1 два чистых листа, а в папке номер 2 два исписанных, либо наоборот. А значит, по формуле энтропия такого состояния будет S = k * ln 2.
Теперь представим, что листы перепутались, и в одну папку попало сразу три из них, а в другую только один. Тут появляется четыре возможных микросостояния: в первой папке два чистых листа и один исписанный, в первой папке два исписанных листа и один чистый, плюс два таких же состояния для папки второй. Подставляем число 4 в формулу: в целом энтропия такого состояния будет S = k * ln 4. а поскольку ln4 = 2*ln2, получается, что с увеличением беспорядка энтропия такой простой системы удвоилась.

Во времена Больцмана уже был известен второй закон термодинамики, который утверждает, что процессы в закрытых системах самопроизвольно протекают в сторону увеличения беспорядка и энтропии (так и бумаги на столе запутываются, поскольку беспорядку соответствует гораздо больше различных конфигураций, чем порядку. И тут у Больцмана возникла проблема: окружающий мир казался слишком упорядоченной системой (надо отметить, что ученый тогда еще ничего не знал о двойной спирали днк или строении атома), чтобы функционировать по этому закону.

Мир как флуктуация.

Тогда Больцман предположил, что наш мир с небольшой энтропией - это не что иное, как флуктуация. Случайное мимолетное отклонение вселенной от ее основного состояния хаоса. Отсюда следовало и более общее утверждение: хаос способен порождать упорядоченные системы.
Прошло больше века, пока ученые нашли реальный механизм, способный подкрепить эту гипотезу - квантовые флуктуации вакуума. Дело в том, что физический вакуум это не просто некое абстрактное и навеки пустое пространство. Как бы хорошо мы не "Откачали" всю материю из какого-то объема, в нем все равно постоянно будут появляться виртуальные, существующие бесконечно малое время частицы.

На первый взгляд это явление кажется какой-то физической абстракцией, но вполне материальные подтверждения его реальности уже существуют уже давно - вроде эффекта Казимира (две параллельные зеркальные пластины едва уловимо притягиваются друг к другу - в пространстве между ними рождается меньше виртуальных фотонов, чем снаружи, что создает небольшое избыточное давление. Более того, как считают некоторые физики, именно крошечные квантовые флуктуации определяют многие важные аспекты нашей жизни - подобно тому, как взмах крыла бабочки, скажем, в Буэнос-айресе, через месяц вызовет ледяной дождь в Москве.

Но что будет, если пара виртуальных частиц - например, электрон и позитрон, из ниоткуда появившиеся в нашем мире - мгновенно разойдется в пространстве? А если они встретятся с миллиардами других таких же частиц и случайно организуются в точную копию солнечной системы или в конкретного человека со всеми его воспоминаниями, идеями и переживаниями? Так физики конца XX века вернулись сразу и к Больцману, и к Ницше.

Впрочем, гораздо более вероятным событием против случайного зарождения целого человека будет появление только одного его мозга. Того самого мозга Больцмана, собравшегося во вселенной и теперь осознающего свое существование. Более того, вероятность этого события по некоторым подсчетам даже больше, чем вероятность привычного появления точно такого же мозга в результате биологической эволюции. А это уже практически солипсизм. Ведь кто при таком обороте дел способен уверенно сказать, что наш материальный мир реален, а не является только сновидческим порождением какого-нибудь случайного мозга, плавающего в глубинах космоса?

Эволюция vs случайность.

Такие рассуждения могут показаться чистой фантазией. Но даже самые серьезные ученые теперь берут в расчет этот парадокс мозга Больцмана.

"Логика квантовой теории поля и инфляционной космологии заставляет меня признать, что в бесконечно отдаленном будущем в вакууме будут рождаться все новые и новые копии меня самого, точнее, моего нынешнего сознания, - говорит профессор физики стэнфордского университета Андрей Линде. - но если это так, почему я должен верить, что я нынешний - это и есть оригинал, а не одна из копий? Более того, коль скоро число копий бесконечно, такая вероятность больше, чем вероятность быть первоисточником".

Конечно, этот парадокс можно обойти: подогнать вероятности возникновения мозга Больцмана и обычного человеческого мозга в результате длинной цепочки "Большой Взрыв - Эволюция Вселенной - Появление Биомакромолекул - Зарождение Жизни - Биологическая Эволюция" под наше интуитивное желание быть уникальными самосознающими объектами. Такой задачей вполне серьезно занимаются многие ученые - и в том числе сам Андрей Линде, написавший одну из самых цитируемых научных работ этой области.
Упрощенно же можно говорить о двух основных подходах, способных отстоять уникальность нашего сознания. Первый из них апеллирует к преждевременному распаду вакуума. Наша вселенная со всеми ее физическим законами перестает существовать, поскольку по природе своей была нестабильна, а больцмановские мозги просто не успевают возникнуть. Человечество счастливо.

Второй же привлекает саму природу биологической эволюции, которая не является слепым перебором вариантов в поисках идеальной случайной комбинации (слепым перебором комбинаций нуклеотидов за все время жизни даже сложно установить структуру одного конкретного гена, кодирующего один белок. Ведь в эволюции очень важен промежуточный отбор вариантов, который явно повышает вероятность "Природного" возникновения человеческого мозга.

Что такое Больцмановский мозг. Оригинальная идея

Физики 19 и 20 столетия представили несколько оригинальных идей за это время, но понятие «больцмановский мозг» (разум Вселенной) превзошло их все, выдвинув предположение о том, что всесторонне образованные и сознательные сущности формируются спонтанно в космическом пространстве. На все это требуется огромное количество времени.

Больцмановский мозг - это демонстрация того, что Вселенная имеет неограниченный срок эксплуатации. Большинство моделей будущего предсказывают, что она вечно будет экспоненциально расширяться.

Квантовые флуктуации вакуума. Некоторые следствия:

«В этойтеории гравитационное взаимодействие - не фундаментальное взаимодействие, а результат квантовых флуктуаций всех других полей. В настоящее время достигнут большой прогресс в этом направлении …»
Физическая энциклопедия. ГРАВИТАЦИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ.
Т.е. гравитационнаяэнергия поля связана сэнергией вакуумных флуктуаций. Такой подход позволяет рассматривать гравитационное взаимодействие естественным образом как результат подталкивания полевой средой тел друг к другу. Чтобы возникла гравитационная сила, должна существовать разность давления колебаний поля (вакуума) флуктуационного характера. То, что электромагнитные флуктуации вакуума могут подталкивать тела к сближению, подтверждено экспериментально - эффект Казимира.
«Поскольку любые флуктуации - это колебания вокруг некоторого среднего значения, физический вакуум рассматривается как квантовая система в состоянии с минимальнойэнергией, в среднем равной нулю. Поэтому квантовые флуктуации вакуума часто называют нулевыми колебаниями электромагнитного поля. … При эффекте Казимира две параллельные пластинки можно рассматривать как резонатор, в котором существуют только те волны, для которых соблюдается условие резонанса: на расстоянии L между пластинками укладывается целое число n полуволн. Максимально возможная длина волн будет при n = 1 - в пространстве между пластинками не могут рождаться виртуальные фотоны с длинами волн, превышающими 2 L . Поэтому плотность

Boltzmann brain. Больцмановский мозг

У филофосов есть вопрос: «Почему, когда мы просыпаемся, это мы просыпаемся? Как сознание находит конкретно нас?».

Просыпающийся человек устами Пруста задает себе вопрос: почему, просыпаясь, я это я, а не другой? Об этом, конечно, стоит подумать. Но подумать над этим вопросом мы можем только, оказавшись в предельной ситуации. Сами по себе, естественным образом — мы не подумаем об этом. Нам кажется само собой разумеющимся, что если я проснулся, то я это я. А почему это я?
Мераб Мамардашвили, Лекции о Прусте (психологическая топология пути).

В связи с этим вспомнилась тема параллельных вселенных .

Согласно математическим выкладкам, мы находимся в бесконечной вселенной со множеством параллельных миров. Это доказано. И главное, что это нельзя проверить или опровергнуть. ;)

Мы будем рождаться и проживать каждый момент жизни бесконечное число раз в различных комбинациях. Но подождите это еще не все!

В бесконечной вселенной возникнет парадокс, который называется «Больцмановский мозг».

Больцмановский мозг — гипотетический объект, возникающий в результате флуктуаций в какой-либо системе и способный осознавать своё существование.

Ловите мысль внимательно. Наша вселенная и вы, читающий этот текст, произошли в результате случая, который растянулся на 14 миллиардов лет.

Но согласно теории вероятности, в бесконечной вселенной гораздо больше шансов обнаружить себя в одном этом единственном дне, который соберется случайным образом без какого-либо нашего прошлого, других галактик и тому подобного.

И еще более вероятнее обнаружить себя парящим в космосе осознающим индивидом (больцмановскии мозгом).

Если пойти дальше в рассуждениях, то вероятнее, что мы сегодня собраны из частиц, а вся наша память о прошлом вымышлена!

Вы все еще со мной? :)

Представьте бесконечность. Там может произойти все, что угодно. Одни события вероятнее других. Собрать нас со всей вселенной менее вероятно, чем собрать одного тебя без вселенной. А еще вероятнее даже тела не собирать, а сгенерировать один мозг, который будет воспринимать реальность.

Круто?

И это дают математические выкладки. Что так и происходит.

Не верится? Нашел пример из жизни. Это сновидения.

Во сне генерируется мир, без какой-либо истории. И ты внутри него действуешь в небольшом фрагменте. Потом сон заканчивается. Прямая аналогия больцмановского мозга.

Например, приснился мне сон, в котором вижу дедушку, который давно умер. Встреча реальней реального. Мы поговорили, обнялись, и сон растворился. В следующем сне встретил ребят, с которыми в детстве играл в футбол. Мне и им было лет по 10. Сознание приняло сон за реальность.

Подумайте о сновидениях. Создается сон с ограниченным сюжетом, который сознание принимает за настоящую реальность. Тебя не смущает, что в этом сне нет истории, и ты не помнишь, как здесь оказался.

Наша жизнь в бесконечной вселенной может напоминать сновидения. Гораздо более вероятно, что вы читаете эту заметку, а ваш мозг одиноко парит в космосе. ;)

И вероятность того, что у вас вымышленная память гораздо выше, чем вы сюда пришли из прошлого.

P.S.
В день этой заметки получил письмо от читателя:

Скажите человек может измениться и не заметить этого? Я много читаю книг по саморазвитию, медитации, не смотрю телевизор, не читаю новости.

Я не помню себя прежнего и не узнаю нового. Я стал другим, а каким был раньше не помню. Что-то произошло и мне страшно что будет дальше. Что это? Что ждать дальше.

Да, все просто. Вселенная сгенерировала нового человека. Стерла память. Обычное дело в бесконечной вселенной. :)

Больцмановский мозг бог.

Больцмановский мозг — это гипотетический объект, самопроизвольно собравшийся во Вселенной и способный осознавать свое существование. Вероятность такого события по некоторым оценкам даже превышает вероятность появления обычного человеческого мозга в ходе эволюции. Что с этим делать? И как в науке появилась гипотеза Больцмановского мозга? «Теории и практики» попытались разобраться, как отстоять уникальность человеческого сознания.В августе 1881 года на прогулке в окрестностях горной швейцарской деревушки Фридриха Ницше посетила мысль о вечном возвращении. «Высшая формула утверждения, которая вообще может быть достигнута», — как писал сам философ. По мысли Ницше, бесконечное течение времени с неизбежностью приводит к абсолютно точному повторению всех событий. Здесь и падающее с дерева яблоко, и застывший перед монитором читатель «Теорий и практик», и сам Ницше, в мистическом предчувствии мысли присевший отдохнуть у отвесной скалы. Все в точности повторится во Вселенной еще бесчисленное количество раз.По воспоминаниям современников Ницше был очень увлечен новой идей. В поисках ее фундаментальных оснований он даже стал изучать естественные науки, но цельной теории у него так и не появилось — концепция вечного возвращения появляется в трудах немецкого философа только эпизодически. И тем удивительнее, что история про искусственный мозг, способный продублировать наше сознание, начинается совсем неподалеку — в Венском и Мюнхенском университетах, где в конце XIX века преподавал австрийский физик Людвиг Больцман.Больцмана считают одним из создателей статистической физики — на его могиле даже выбита выведенная им знаменитая формула, позволяющая рассчитать физическую величину энтропию как меру упорядоченности системы: S=k*lnW, где S — энтропия, k — постоянная Больцмана (физическая постоянная, определяющая связь между температурой и энергией) , а W — количество микросостояний, реализующих макросостояние. Микросостояние — это состояние отдельной составляющей системы, а макросостояние — состояние системы в целом.В качестве примера попробуем посчитать энтропию абстрактного рабочего стола, на котором лежит две папки. В идеале в одной (любой) папке должно быть два чистых листа, а в другой — два исписанных. При таких условиях возможны только два микросостояния: либо в папке №1 два чистых листа, а в папке №2 два исписанных, либо наоборот. А значит, по формуле энтропия такого состояния будет S = k*ln 2Теперь представим, что листы перепутались, и в одну папку попало сразу три из них, а в другую только один. Тут появляется четыре возможных микросостояния: в первой папке два чистых листа и один исписанный, в первой папке два исписанных листа и один чистый, плюс два таких же состояния для папки второй). Подставляем число 4 в формулу: в целом энтропия такого состояния будет S=kln 4. А поскольку ln4 = 2ln2, получается, что с увеличением беспорядка энтропия такой простой системы удвоилась.Во времена Больцмана уже был известен второй закон термодинамики, который утверждает, что процессы в закрытых системах самопроизвольно протекают в сторону увеличения беспорядка и энтропии (так и бумаги на столе запутываются, поскольку беспорядку соответствует гораздо больше различных конфигураций, чем порядку). И тут у Больцмана возникла проблема: окружающий мир казался слишком упорядоченной системой (надо отметить, что ученый тогда еще ничего не знал о двойной спирали ДНК или строении атома), чтобы функционировать по этому закону.Тогда Больцман предположил, что наш мир с небольшой энтропией — это не что иное, как флуктуация. Случайное мимолетное отклонение Вселенной от ее основного состояния хаоса. Отсюда следовало и более общее утверждение: хаос способен порождать упорядоченные системы.Прошло больше века, пока ученые нашли реальный механизм, способный подкрепить эту гипотезу — квантовые флуктуации вакуума. Дело в том, что физический вакуум это не просто некое абстрактное и навеки пустое пространство. Как бы хорошо мы не «откачали» всю материю из какого-то объема, в нем все равно постоянно будут появляться виртуальные, существующие бесконечно малое время частицы.На первый взгляд это явление кажется какой-то физической абстракцией, но вполне материальные подтверждения его реальности уже существуют уже давно — вроде эффекта Казимира (две параллельные зеркальные пластины едва уловимо притягиваются друг к другу — в пространстве между ними рождается меньше виртуальных фотонов, чем снаружи, что создает небольшое избыточное давление). Более того, как считают некоторые физики, именно крошечные квантовые флуктуации определяют многие важные аспекты нашей жизни — подобно тому, как взмах крыла бабочки, скажем, в Буэнос-Айресе, через месяц вызовет ледяной дождь в Москве.Но что будет, если пара виртуальных частиц — например, электрон и позитрон, из ниоткуда появившиеся в нашем мире — мгновенно разойдется в пространстве? А если они встретятся с миллиардами других таких же частиц и случайно организуются в точную копию Солнечной системы? Или в конкретного человека со всеми его воспоминаниями, идеями и переживаниями? Так физики конца XX века вернулись сразу и к Больцману, и к Ницше.Впрочем, гораздо более вероятным событием против случайного зарождения целого человека будет появление только одного его мозга. Того самого мозга Больцмана, собравшегося во Вселенной и теперь осознающего свое существование. Более того, вероятность этого события по некоторым подсчетам даже больше, чем вероятность привычного появления точно такого же мозга в результате биологической эволюции. А это уже практически солипсизм. Ведь кто при таком обороте дел способен уверенно сказать, что наш материальный мир реален, а не является только сновидческим порождением какого-нибудь случайного мозга, плавающего в глубинах космоса?

Видео Больцмановский мозг

Флуктуация в различных сферах деятельности человека и в медицине

Прежде чем дать определение флюктуации, определим, результатом чего она является. Пальпация – это метод, используемый в клинических целях, который позволяет с помощью осязания определять физические свойства органов и тканей, их реакцию на внешние воздействия, а также некоторые их функциональные свойства.

Что такое пальпация?

При обнаружении какого-либо новообразования в области лица , пальпацию совершают следующим образом: прощупывают одной рукой, при этом голову пациента необходимо удерживать в нужном для исследования положении. Ни в коем случае пальпацию нельзя начинать с зоны поражения. Ее очередность зависит от анатомической части и местонахождением патологии. Пальпацию необходимо делать в направлении от здоровой области кожи к больной области.

Все утолщения, неровности, припухлости, а также болезненность и другие аналогичные изменения фиксируют, пристальное внимание при этом обращают на состояние лимфатического аппарата . При обнаружении воспалительной области необходимо определить:

ее консистенцию (мягкая, плотная);

• болезненность, область распространения;
• спаянность с нижними тканями;
• подвижность кожных тканей над ней( берется кожа в складку или нет);
• флюктуации;
• присутствие очагов размягчения;
• состояние регионарных лимфатических узлов.

Важнейшим и зачастую решающим значением является проведение пальпаторного исследования лимфатических узлов. Необходимо определить за счет пальпации состояние подчелюстных, подбородочных и шейных лимфатических узлов, ведь при их увеличении существует риск возникновения ряда болезней челюстно-лицевой области (воспалительные процессы, злокачественные новообразования и другие специфические процессы). Помимо прочего, эти регионарные лимфатические узлы увеличиваются при следующих заболеваниях:

• туберкулез;
• лимфогранулематоз;
• лимфолейкоз;
• другие заболевания.

После проведения пальпации и внешнего осмотра, получают данные об изменениях челюстно-лицевой области. Далее исследуют ее отдельные анатомические образования.

При проведении пальпации необходимо определить присутствие или отсутствие симптома флюктуации (симптом наличия жидкости в замкнутом пространстве), указывающего на скопление гноя или другой характерной жидкости. Далее пойдет речь о таком термине, как флюктуация.

Что такое флюктуация?

Признаком наличия жидкости (крови, гноя, выпота) в изолированной полости с упругими стенками называют флюктуацией. Жидкость обладает способностью равномерной передачи давления во все стороны. На этом собственно и основана теория флюктуации.

Для того чтобы выявить флюктуацию, необходимо резко, но не сильно надавить на область, которую исследуют. При этом возникает ощущение зыбления в виде волны, приподнимающая пальцы - это пальпируемая поверхность совершает пружинящие движения. Это явление чаще всего четко можно определить при небольшом скоплении транссудата в полостях, расположенных на поверхности.

Если гнойник незначителен, стенки полости толстые и гнойник расположен в глубине тканей – в таком случае принято говорить, что флуктуация либо сомнительна, либо вообще отсутствует. В таких ситуациях серьезную помощь способна оказать диагностическая пункция . Приведем определение этого понятия. Пункция - лечебная или диагностическая манипуляция, которая предполагает прокол тканей дефективного образования, стенок сосуда, половых органов или полостей тела троакаром или иглой.

Истинная флюктуация определяется в направлениях, причем любых взаимно перпендикулярных. Также в противоположность истинной существует ложная флуктуация , появляющаяся при пальпации мягкотканных опухолей (липомы), упругих тканей и определяемая лишь в одном направлении.

Существует разновидность флюктуации. Этот термин назвали ундуляцией , который означает, что ударная волна через накопившуюся в большой полости жидкость, распространяется на ее стенку (крупная киста, асцит, обширная флегмона). Ундуляцию можно вызвать, если одной рукой сильнее поколачивать исследуемое место, при этом ладонь другой руки будет ощущать движение жидкости.

Понятие флуктуации в физике и других науках

Давайте разберемся, что такое флуктуация. Флуктуация - любое изменение, происходящее периодически. В квантовой механике флуктуация представляет собой отклонение от среднего значения случайной величины. Эти отклонения возникают за счет теплового движения частиц или квантово-механического эффекта.

Сильное рассеивание света и потеря прозрачности, называемое опалесценцией , является результатом флуктуации плотности вещества вблизи критических точек.

Квантово-механические эффекты вызывают флуктуации, причем они существуют даже при температуре абсолютного нуля. Флуктуации неустранимы в принципе.

Термин флуктуация упоминается и в литературе , а именно в жанре фантастики. Братья Стругацкие в своем произведении «Стажёры» использовали флуктуацию. Герой повести Жилин рассказывает про встречу с одним человеком, который называет себя «Гигантской флюктуацией». На события, связанные с этим человеком, теория вероятности, как он сам утверждал, не распространялась. С ним происходили необъяснимые события настолько регулярно, что вся теория при этом ломалась.

Что такое электрические флуктуации

Электрические флуктуации – беспорядочные варьирования потенциалов, зарядов и токов в электрических цепях и линиях передачи. Образуются путем теплового движения зарядоносителей, а также другими различными физическими процессами, протекающими в веществе, которые обусловлены корпускулярной природой электричества (естественные электрические флуктуации), а также изменениями случайного характера и нестабильностью характеристик цепей (технические электрические флуктуации). Возникают в ионных и электронных приборах, проводниках и, конечно, в атмосфере, в которой распространяются радиоволны.

Вследствие электрических флуктуаций появляются ложные сигналы — шумы на выходе усилителей электрических сигналов, которые приводят к ограничению их чувствительности и помехоустойчивости, уменьшению стабильности генераторов и устойчивости систем автоматического регулирования и т.д.