Η ονομασία "Εγκέφαλος Boltzmann" σχετίζεται ετυμολογικά με τοόνομα του φυσικού "Boltzmann". Είναι ένας υποθετικός παρατηρητής (ακριβέστερα, μία αυτο-συνειδητή οντότητα) που εμφανίζεται στο Σύμπαν εξ αιτίας των τυχαίων διακυμάνσεων του Χωρόχρονου.Εφόσον παρατηρεί ένα Φυσικό Σύστημα και ιδιαίτερα το Σύμπαν σχηματίζει ατελείς "εικόνες" του (ή αλλιώς "κακέκτυπα".Ενα από τα μεγαλύτερα επιτεύγματα της σύγχρονης επιστημονικής σκέψης ήταν ο σταδιακός «εκθρονισμός» του ανθρώπου από την περίοπτη θέση της κορωνίδας της δημιουργίας σε έναν πιο «τυπικό» και «ουδέτερο» ρόλο, αυτόν του κοινού παρατηρητή των φυσικών φαινομένων.Η έλευση της Κβαντικής Φυσικής διαμόρφωσε μεν τον ρόλο που διαδραματίζει ο παρατηρητής και προπαντός η διαδικασία αλληλεπίδρασής του με ένα Φυσικό Σύστημα, διατήρησε όμως τον ρόλο του ως ενός τυπικού παρατηρητή.Ακρογωνιαίο λίθο της επιστημονικής σκέψης σήμερα αποτελεί η παραδοχή, ότι το αποτέλεσμα της παρατήρησης, όπως πραγματοποιείται από έναν τυπικό παρατηρητή, αποτελεί αντικειμενική αναπαράσταση της δομής και λειτουργίας ενός φυσικού συστήματος.Σε κοσμολογικό όμως επίπεδο δεν είναι απαραίτητο τα πράγματα να λειτουργούν με αυτό τον τρόπο.Η αναβίωση μιας παλαιάς ιδέας, υπό το πρίσμα των νέων επιστημονικών αντιλήψεων, θα μπορούσε να ανατρέψει τις βαθύτερες παραδοχές της επιστημονικής κοινότητας.Οι εγκεφάλοι Boltzmann συχνά αναφέρεται στο πλαίσιο του "Παραδόξου του Εγκεφάλου Boltzmann". Έχουν επίσης αναφερθεί ως "Boltzmann μωρά».Η ιδέα προκύπτει από την ανάγκη να εξηγηθεί γιατί παρατηρούμε τόσο μεγάλο βαθμό της οργάνωσης στο Σύμπαν.Ο Δεύτερος Νόμος Θερμοδυναμικής αναφέρει ότι η εντροπία στοΣύμπαν θα αυξάνεται εσαεί. Θα θεωρούσαμε ως την πιθανότερη κατάσταση του Σύμπαντος αυτή που θα είχε υψηλή εντροπία, ομοιόμορφη και χωρίς τάξη. Γιατί, λοιπόν, είναι η παρατηρούμενηεντροπία τόσο χαμηλή;Ο Boltzmann πρότεινε ότι εμείς και ο παρατηρούμενος, χαμηλής εντροπίας, Κόσμος είμαστε, απλά, μια τυχαία διακύμανση ενός υψηλότερης εντροπίας Σύμπαντος.Ακόμη και σε μια κατάσταση σχεδόν ισορροπίας (near-equilibrium state), θα υπάρχουν στοχαστικές διακυμάνσεις στο επίπεδο της εντροπίας.Οι συχνότερες διακυμάνσεις θα είναι σχετικά μικρές, με αποτέλεσμα μόνο μικρού βαθμού οργάνωσης, ενώ οι μεγαλύτερες διακυμάνσεις και προκύπτουσες υψηλότερου επιπέδου οργανώσεις τους, θα είναι συγκριτικά σπανιότερες.Οι μεγάλες διακυμάνσεις θα είναι σχεδόν απίστευτα σπάνιες, αλλά αυτό μπορεί να εξηγηθεί από το τεράστιο μέγεθος του Σύμπαντος και από την ιδέα ότι, αν είμαστε τα αποτελέσματα μιας διακύμανσης, υπάρχει μια "μεροληψία της επιλογής": Παρατηρούμε αυτό πολύ απίθανο Σύμπαν, διότι αυτές οι απίθανες συνθήκες είναι απαραίτητες για μας ώστε να είμαστε εδώ.Αυτό αποτελεί μια έκφραση της Ανθρωπικής Αρχής.Αυτό οδηγεί στην έννοια του εγκεφάλου Boltzmann:Εάν το τρέχον επίπεδο της οργάνωσής μας (που διαθέτει πολλές αυτο-επιγνωσιακές οντότητες) είναι αποτέλεσμα μιας τυχαίας διακύμανσης, τότε αυτό είναι πολύ λιγότερο πιθανό από ότι ένα επίπεδο οργάνωσης το οποίο μόλις καταφέρνει να δημιουργήσει μία μόνον αυτο-επιγνωσιακή οντότητα.Για κάθε Σύμπαν, με το υψηλό επίπεδο οργάνωσης που παρατηρούμε, θα πρέπει να υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός μεμονωμένων εγκεφάλων-Boltzmann, που "επιπλέουν" σε ανοργάνωτα Περιβάλλοντα.Αυτό αντικρούει το επιχείρημα του παραπάνω παρατηρητή: "Η οργάνωση, που παρατηρώ, είναι πολύ μεγαλύτερη από όση απαιτείται για να εξηγήσει τη συνείδηση μου, και ως εκ τούτου είναι εξαιρετικά απίθανο ότι είμαι το αποτέλεσμα μιας Στοχαστικής Διακύμανσης".
Αυτή αγνοεί την δυνατότητα ότι:
η πιθανότητα ενός Σύμπαντος στο οποίο ένας εγκέφαλος εκπηδά στην Υπαρκτότητα, χωρίς κανένα προηγούμενο μηχανισμό να οδηγεί στη δημιουργία του,μπορεί να επισκιάζεται από την πιθανότητα ενός Σύμπαντος στο οποίο υπάρχουν ενεργοί μηχανισμοί που οδηγούν στην διαδικασία της ανάπτυξης, η οποία (δεδομένης μια αρχικής κατάστασης που είναι απίθανη, αλλά όχι όχι τόσο απίθανη όσο η αυθόρμητη εμφάνιση ενός εγκεφάλου χωρίς προδρόμους) προσφέρει μια εύλογη πιθανότητα δημιουργίας οργανικών ειδών, όπως ο Άνθρωπος.Σε ένα Σύμπαν του τελευταίου είδους, τα σενάρια με τα οποία ένας εγκέφαλος μπορεί να προκύψει, τείνουν φυσικά να παράγουν πολλούς τέτοιους εγκεφάλους, ώστε ο μεγάλος αριθμός αυτών των εγκεφάλων να είναι μια τυχαία λεπτομέρεια.Όταν αναφερόμαστε σε «εγκέφαλο Boltzmann», εννοούμε έναν παρατηρητή που εμφανίζεται στο σύμπαν εξ αιτίας των τυχαίων διακυμάνσεων του χωρόχρονου. Αυτή η ιδέα της συνειδητής οντότητας που αναδύεται αυθόρμητα στο χώρο, φέρει το όνομα του μεγάλου θεωρητικού φυσικού» Ludwig Boltzmann.Φαντάζει αδύνατος ο αυθόρμητος σχηματισμός ενός εγκεφάλου, όμως οι νόμοι της φυσικής δεν το αποκλείουν εντελώς. Το μόνο που χρειάζεται είναι ένα τεράστιο χρονικό διάστημα για να συνδυαστούν με τον κατάλληλο τρόπο τα σωματίδια στην μορφή ενός λειτουργικού μυαλού.Είναι η ίδια λογική που λέει ότι ένα εκατομμύριο πίθηκοι που πληκτρολογούν τυχαία σε ένα εκατομμύριο γραφομηχανές θα αναπαράγουν τα έργα του Σαίξπηρ, αν τους αφήσουμε να «εργάζονται» για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα.Τα περισσότερα κοσμολογικά μοντέλα προβλέπουν ότι το σύμπαν θα διαστέλλεται εκθετικά για πάντα. Στο άπειρο αυτό χρονικό διάστημα είναι δυνατόν να παραχθεί ένας αδιανόητος αριθμός εγκεφάλων Boltzmann που μάλιστα θα υπερτερεί αριθμητικά των ανθρώπων που έζησαν, ζουν ή θα ζήσουν στο μέλλον.Αυτό σημαίνει ότι οι παρατηρητές σε ολόκληρη την ιστορία του σύμπαντος, είναι οι εγκέφαλοι Boltzmann και όχι εμείς. Αυτό είναι ένα πρόβλημα, γιατί η αφετηρία για την κατανόηση του σύμπαντος και την συμπεριφορά του είναι ότι οι άνθρωποι είναι οι παρατηρητές. Αν δεν είναι, τότε οι θεωρίες μας αρχίζουν να φαίνονται προβληματικές.«Πρέπει να είναι πιο πιθανό να είσαι ένας απλός παρατηρητής απ’ ότι ένας εγκέφαλος Boltzmann», ισχυρίζεται η Claire Zukowski από το Πανεπιστήμιο Berkeley στην Καλιφόρνια.Ένα ιδιαίτερο πρόβλημα είναι ότι οι περισσότεροι εγκέφαλοι Boltzmann θα υπάρξουν στο απώτερο μέλλον, όταν το σύμπαν δεν θα είναι τίποτα περισσότερο από κενό βυθισμένο στο σκοτάδι, με ένα παρελθόν δυσδιάκριτο από το μέλλον.
Αυτό όμως ανατρέπει την εικόνα του βέλους του χρόνου που καθορίζεται από τον εμπειρικό δεύτερο θερμοδυναμικό νόμο [η εντροπία αυξάνει μόνο προς το μέλλον, ποτέ προς το παρελθόν – αυτή η ασυμμετρία ονομάζεται θερμοδυναμικό βέλος του χρόνου].Ωστόσο, αν αποδείξουμε ότι το σύμπαν έχει πεπερασμένη διάρκεια ζωής, τότε η ιδέα των εγκεφάλων Boltzmann που απαιτεί άπειρο χρόνο απορρίπτεται.Η θεωρία των χορδών μπορεί να βοηθήσει προς αυτή την κατεύθυνση, ισχυρίζεται η Zukowski, η οποία μελέτησε το πρόβλημα ως μέρος της διδακτορικής της έρευνας υπό την καθοδήγηση του Raphael Bousso.Σύμφωνα με τη θεωρία χορδών, μπορεί να υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός από σύμπαντα. Όλα αυτά τα σύμπαντα δημιουργούνται μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται αιώνιος πληθωρισμός, στην οποία ένα τουλάχιστον σύμπαν διαστέλλεται συνεχώς με απίστευτο ρυθμό, ενώ άλλα δημιουργούνται και να αναπτύσσονται μέσα σε αυτό σαν φυσαλίδες. Αυτό το σύνολο των συμπάντων ονομάζεται πολυσύμπαν. Πολλά από αυτά τα σύμπαντα θα μπορούσαν να είναι ασφυκτικά γεμάτα από εγκεφάλους από πολύ νωρίς στην ιστορία τους, ανατρέποντας την γνωστή μας εικόνα όσον αφορά το βέλος του χρόνου.Η τελευταία εργασία των Zukowski και Bousso [«Multi-Vacuum Initial Conditions and the Arrow of Time»] αποδεικνύει ότι κάτι τέτοιο δεν θα συμβεί. Στο πολυσύμπαν, συνεχώς «εκκολάπτονται» σύμπαντα μέσα στο μητρικό σύμπαν, έτσι ώστε τα χαρακτηριστικά των γονεϊκών συμπάντων να καθορίζουν την μορφή των «μωρών» συμπάντων που προκύπτουν – και είτε τα σύμπαντα αυτά δεν παραμένουν για αρκετό χρόνο ώστε να γεμίσουν με εγκεφάλους Boltzmann εγκεφάλους ή εξαφανίζονται αμέσως.Οι Bousso και Zukowski πραγματοποίησαν μια μαθηματική ανάλυση των πολυσυμπάντων χρησιμοποιώντας δύο διαφορετικές αρχικές καταστάσεις:ένα παλαιότερο μοντέλο που προτάθηκε πρώτα από τον Stephen Hawking και τον συνεργάτη του James Hartle,και ένα νεότερο μοντέλο που προέκυψε από τις μαθηματικές θεωρήσεις του πολυσύμπαντος στη θεωρία των χορδών.Ενώ το μοντέλο Hartle-Hawking μοντέλο οδηγεί σε «κατακλυσμό» εγκεφάλων Boltzmann,στο μοντέλο της θεωρίας των χορδών επικρατούν οι συνηθισμένες συνειδήσεις – όπως η ανθρώπινη. Αυτό κάνει την θεώρηση του σύμπαντός μας απόλυτα φυσιολογική στα πλαίσια του πολυσύμπαντος.Η ιδέα της θεωρίας των χορδών και του πολυσύμπαντος είναι ακόμα αμφιλεγόμενη. Δέχεται συχνά επιθέσεις ως κάτι υπερβολικά πολύπλοκο και δύσκολο να αποδειχθεί. Αν όμως οι Bousso και Zukowski είναι σωστοί και επιλύουν το πρόβλημα των εγκεφάλων Boltzmann, τότε η θεωρία μπορεί να αποκτήσει περισσότερους υποστηρικτές.Αυτό βέβαια απέχει πολύ από το να θεωρήσουμε πως τα παραπάνω είναι: «ενδεχομένωςμια επιπλέον πειραματική (!;) επιτυχία της θεωρίας των χορδών και του αιώνιου πληθωρισμού» όπως ισχυρίζεται ο Daniel Harlow, φυσικός στο πανεπιστήμιο Ρrinceton.
ΠΗΓΕΣ: www.newscientist.com
http://el.science.wikia.com
Σχόλια
Δημοσίευση σχολίου