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未来宇宙或无止尽膨胀 产不可思议玻耳兹曼大脑

http://www.kexue.com 2013-05-24 10:48:37 凤凰网  发表评论


宇宙中存神秘的空洞大脑

  凤凰科技讯北京时间5月24日消息,新科学家报道,漂浮在深空的空洞大脑将威胁我们对宇宙的理解。然而一个最新的数学建模表明,弦理论和它暗示存在的多重宇宙可能会救赎我们——它也将为这一颇具争议的理论赢来多一些的支持者。

  在过去的几十年间,物理学家构想出很多怪异的想法,但是大约十年前,他们提出了玻耳兹曼的大脑的概念——在外太空自发形成的完整发育的有意识实体。大脑在一闪间忽然存在似乎是不太可能的,但物理法则并没有完全排除这种可能性。它唯一所需要的就是时间。最终,一大块物质和能量可能会意外的撞在一起形成可以工作的大脑。这和一百万只猴子在一百万台打字机上工作,他们最终将复制出莎士比亚的完整作品是一个逻辑,只要它们拥有充足的时间。

  很多未来的模型预测宇宙将会无止尽的膨胀。它最终将产生不可思议的大量玻耳兹曼的大脑,数量将远超过存在的人类,或者未来即将存在的人类总和。这意味着,在整个宇宙历史过程中,玻耳兹曼的大脑在宇宙存在的经历,而非人类的经历,才是典型的标准。这的确是个问题,因为我们对宇宙和它的行为的理解的出发点在于人类才是典型的观察者。如果我们不是典型的观察者,那么我们提出的理论也将变得不具说服力。

  “人类,而非玻耳兹曼的大脑,才应该是正常的观察者。”美国加州大学伯克利分校的克莱尔·朱可夫斯基(Claire Zukowski)这样说道。还有一个特殊的问题,那便是玻耳兹曼的大脑将存在于遥远的未来,当宇宙变成一个漆黑的空洞的时候。而这将导致我们对时间的体验非常不同。

  然而,如果我们能够证明宇宙具有有限的寿命,那么这将否认玻耳兹曼的大脑所需要无限时间来超越人类的数量。弦理论可能能够提供帮助,朱可夫斯基这样说道,作为她的博士研究的一部分,她与同来自加州大学伯克利分校的拉斐尔·布索(Raphael Bousso)正在一起研究这个问题。

  根据弦理论,有大量的宇宙同时存在。所有的宇宙都是通过一个名为永恒膨胀的过程产生的,至少一个宇宙将以令人惊讶的速率持续膨胀,而其它宇宙将像气泡一样在这个宇宙内部形成和生长。这种宇宙池也被称为多重宇宙。

  在很多其他的宇宙里,可能也存在很多有意识的生物出现在宇宙发展的早期历史中,就像我们所处的这个宇宙一样,过去和未来有所不同。这可以帮助我们建立标准的观点。但是如果这些宇宙最终变得死气沉沉,并持续的缓慢度过,它们最终将产生玻耳兹曼的大脑。

  幸运的是,朱可夫斯基和布索的最新研究表明,这并不会发生。在多重宇宙中,宇宙正从母体宇宙里“出芽生殖”,因此母宇宙的特征确定了它将产生什么样的“婴儿宇宙”——以及这些宇宙是否会存在足够久的时间来产生玻耳兹曼的大脑,还是最先衰退。

  朱可夫斯基和布索对多重宇宙进行了一项数学分析,他们从两个不同状态之一开始:较老的模型是由史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)和他的同事詹姆斯·哈特尔(James Hartle)最先提出的,而较新的模型产生于对弦理论多重宇宙的数学计算。哈特尔-霍金的模型结果显示玻耳兹曼的大脑将泛滥成灾,而最新的模型则表明人类的意识形态还是占上风。在这样的多重宇宙中人类的宇宙观则变得更为正常。

  有关弦理论和多重宇宙的概念仍然颇具争议。它因过于复杂和非常难证明而颇受诟病。如果朱可夫斯基和布索是正确的,它将帮助解开玻耳兹曼的大脑的问题,这个理论可能可以获得更多的支持者。

  “这将潜在的为弦理论和永恒膨胀带来额外的实验性成功,”美国普林斯顿大学的物理学家丹尼尔·哈洛(Daniel Harlow)这样说道。“我们需要更好的理解它,但它潜在的能够解释一切事物应该是我们因此努力的动力。”

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