מוחו של בולצמן הוא חיזוי תיאורטי להסברו של בולצמן על החץ התרמודינמי של הזמן. למרות שלודוויג בולצמן עצמו מעולם לא דן במושג זה, הם התרחשו כאשר הקוסמולוגים יישמו את רעיונותיו לגבי תנודות אקראיות להבנת היקום בכללותו.
רקע מוח של בולצמן
לודוויג בולצמן היה ממקימי התחום של תרמודינמיקה במאה התשע עשרה. אחד ממושגי המפתח היה החוק השני של התרמודינמיקה, האומר כי אנטרופיה של א מערכת סגורה תמיד עולה. מכיוון שהיקום הוא מערכת סגורה, היינו מצפים שהאנטרופיה תגבר עם הזמן. משמעות הדבר היא, בהינתן מספיק זמן, המצב הסביר ביותר של היקום הוא מצב בו הכל נמצא בשיווי המשקל התרמודינמי, אך אנו בבירור לא קיימים ביקום מסוג זה שכן, בסופו של דבר, יש סדר סביבנו בצורות שונות, לא פחות מכך העובדה שאנחנו קיימים.
עם זאת בחשבון, אנו יכולים ליישם את העיקרון האנתרופי כדי ליידע את הנמקתנו על ידי התחשבות בכך שאנו אכן קיימים. כאן ההיגיון קצת מבלבל, אז אנחנו הולכים לשאול את המילים מכמה מבט מפורט יותר על המצב. כפי שתואר על ידי הקוסמולוג שון קרול בסרט "מהנצח לכאן:"
בולצמן קרא העיקרון האנתרופי (למרות שהוא לא קרא לזה כך) כדי להסביר מדוע לא נמצא את עצמנו באחד משלבי שיווי המשקל הנפוצים מאוד: בשיווי משקל, החיים לא יכולים להתקיים. ברור שמה שאנחנו רוצים לעשות הוא למצוא את התנאים הנפוצים ביותר ביקום כזה שמסירי פנים לכל החיים. לחלופין, אם אנו רוצים להיזהר יותר, אולי עלינו לחפש תנאים שאינם מסבירי פנים בלבד החיים, אך מסבירי פנים לסוג המסוים של חיים אינטליגנטים ומודעים לעצמנו שאנו אוהבים לחשוב שאנחנו הם ...
אנו יכולים לקחת את ההיגיון הזה למסקנתו הסופית. אם מה שאנחנו רוצים זה כוכב לכת בודד, אנחנו בהחלט לא צריכים מאה מיליארד גלקסיות עם מאה מיליארד כוכבים כל אחת. ואם מה שאנחנו רוצים הוא אדם יחיד, אנחנו בהחלט לא צריכים כוכב לכת שלם. אבל אם למעשה מה שאנחנו רוצים הוא אינטליגנציה יחידה, המסוגלת לחשוב על העולם, אנחנו אפילו לא צריכים אדם שלם - אנחנו פשוט צריכים את המוח שלו או שלה.
אז ה אבסורד בתרחיש זה הוא שרובם המכריע של האינטליגנציות ברב-הגון הזה יהיה בודד, המוח המופרד, שמתנודד בהדרגה מהכאוס שמסביב ואז מתמוסס בהדרגה לתוך זה. יצורים עצובים כאלה זכו לכינוי "מוחו של בולצמן" מאת אנדראס אלברכט ולורנצו סורבו ...
במאמר משנת 2004, אלברכט וסורבו דנו ב"מוח בולצמן "במאמרם:
לפני מאה שנה בולצמן נחשב ל"קוסמולוגיה ", שם יש לראות ביקום הנצפה כשטף נדיר מתוך איזון כלשהו. התחזית של נקודת מבט זו, באופן כללי, היא שאנו חיים ביקום שממקסם את האנטרופיה הכוללת של המערכת בקנה אחד עם התצפיות הקיימות. יקומים אחרים פשוט מתרחשים כתנודות נדירות הרבה יותר. המשמעות היא שיש למצוא ככל האפשר את המערכת בשיווי משקל בתדירות גבוהה ככל האפשר.
מנקודת מבט זו, מפתיע מאוד שאנו מוצאים את היקום סביבנו במצב כה אנטרופי. למעשה, המסקנה ההגיונית של קו הנמקה זה היא סוליפסיסטית לחלוטין. התנודה הסבירה ביותר שתואמת את כל מה שאתה יודע היא פשוט המוח שלך (שלם עם "זיכרונות" מה- שדות האבל עמוק, נתוני WMAP וכו ') המסתובבים זריזים מכאוס ואז מייחסים מייד חזרה לכאוס שוב. זה נקרא לפעמים פרדוקס "מוחו של בולצמן".
הנקודה בתיאורים אלה אינה להצביע על כך שמוחו של בולצמן קיים למעשה. סוג של כמו החתול של שרדינגר ניסוי מחשבה, הנקודה של ניסוי מחשבה מסוג זה היא למתוח את הדברים עד למרביתם מסקנה קיצונית, כאמצעי להראות את המגבלות והפגמים הפוטנציאליים של דרך זו חושב. קיומם התיאורטי של מוחות בולצמן מאפשר לך להשתמש בהם ברטוריות כדוגמה למשהו מופרך שיוצג מתוך תנודות תרמודינמיות, כמו כשקרול אומר "יהיו תנודות אקראיות בקרינה התרמית שיובילו לכל מיני אירועים לא סבירים - כולל הדור הספונטני של גלקסיות, כוכבי לכת ומוחות בולצמן."
כעת, כאשר אתה מבין את מוחו של בולצמן כמושג, אתה צריך להמשיך קצת להבנת "פרדוקס המוח של בולצמן" שנגרם על ידי יישום חשיבה זו במידה אבסורדית זו. שוב, כפי שגובש על ידי קרול:
מדוע אנו מוצאים את עצמנו ביקום שמתפתח בהדרגה ממצב של אנטרופיה נמוכה להפליא, במקום להיות יצורים מבודדים שנעו לאחרונה מהכאוס שמסביב?
למרבה הצער, אין הסבר ברור לפתור את זה... לכן זה עדיין מסווג כפרדוקס. ספרו של קרול מתמקד בניסיון לפתור את השאלות שהוא מעלה אנטרופיה ביקום וחץ הזמן הקוסמולוגי.
תרבות פופולרית ומוחות בולצמן
באופן משעשע, המוח של בולצמן עשה את זה לתרבות הפופולרית בכמה אופנים שונים. הם הופיעו כבדיחה מהירה פנימה קומיקס של דיברט וכפולש החייזרים בעותק של "הרקולס המדהים".