一杯熱水為什么會(huì)慢慢變涼？因?yàn)闊崴砻娴乃肿舆\(yùn)動(dòng)非常劇烈，當(dāng)它們與溫度較低的空氣分子遭遇時(shí)，就會(huì)將一部分熱量傳遞給空氣分子，從而使自己的溫度降低。同樣地，當(dāng)空氣分子的溫度上升之后，它們的運(yùn)動(dòng)也會(huì)變得劇烈。
這種熱量可以自發(fā)地從溫度高的物體傳遞到溫度低的物體，但不可能自發(fā)地從溫度低的物體傳遞到溫度高的物體的現(xiàn)象，被稱為熱力學(xué)第二定律，也被稱為“熵增定理”。
熵在希臘
在經(jīng)典力學(xué)中，熵增定律可以看作是高動(dòng)能分子向低動(dòng)能分子的能量傳遞。按理說(shuō)，當(dāng)這種傳遞達(dá)到平衡之后，熵值就保持恒定不變了。然而，分子運(yùn)動(dòng)是一刻也不會(huì)停止的，分子之間的碰撞也在隨機(jī)進(jìn)行著。
從數(shù)學(xué)的角度來(lái)推論，某種事物如果是隨機(jī)的，即便發(fā)生的概率無(wú)限趨近于零，只要給它足夠的時(shí)間，那么它仍舊一定會(huì)發(fā)生。比如，我們都知道空氣分子運(yùn)動(dòng)是隨機(jī)的、雜亂無(wú)章的，那么有沒(méi)有可能一個(gè)屋子里的空氣分子全部聚集到某個(gè)角落里呢？在現(xiàn)實(shí)世界中，這種情況發(fā)生的可能性基本為零。但數(shù)學(xué)是一門較真的學(xué)科，從數(shù)學(xué)的角度來(lái)看，只要時(shí)間尺度足夠長(zhǎng)，那么這件事情在將來(lái)的某個(gè)時(shí)刻就一定會(huì)發(fā)生。
我們不妨再腦洞大開(kāi)一些，如果給恐龍足夠多的時(shí)間，那么它們一定會(huì)發(fā)展出恐龍文明；如果給一條小狗足夠多的時(shí)間，讓它在電腦鍵盤上隨機(jī)亂敲，那么它總有一天會(huì)敲出《莎士比亞全集》。
讓空氣分子聚集到某個(gè)角落、讓恐龍發(fā)展出文明、讓小狗敲出《莎士比亞全集》，這都是一個(gè)從無(wú)序走向有序的過(guò)程，也就是熵減的過(guò)程。常識(shí)告訴我們，讓物質(zhì)從無(wú)序走向有序，必須借助一定的外力才能實(shí)現(xiàn)。
然而，常識(shí)有時(shí)候是不足為信的。微觀狀態(tài)下的粒子運(yùn)動(dòng)是隨機(jī)的，它從無(wú)序走向有序?qū)嶋H上也是一種隨機(jī)事件，因此是可能發(fā)生的。
按照大爆炸理論，宇宙誕生于138億年前的一場(chǎng)奇點(diǎn)大爆炸。奇點(diǎn)是一個(gè)極端有序的狀態(tài)，它爆炸以后宇宙誕生，宇宙中的分子不斷向外擴(kuò)散，就是一個(gè)熵增的過(guò)程。按照熵增定律，經(jīng)過(guò)了138億年的漫長(zhǎng)時(shí)間，宇宙中的分子早就應(yīng)該變得無(wú)限混亂，在空間中處于均勻分布的狀態(tài)。
但實(shí)際情況卻是，我們的宇宙物質(zhì)分布并不均勻。在目前的宇宙當(dāng)中，存在著眾多密集分布的星系，存在著規(guī)律運(yùn)動(dòng)的太陽(yáng)系，存在著持續(xù)向前發(fā)展的人類文明。這一切都是不符合預(yù)期的。
科學(xué)家甚至認(rèn)為，宇宙的現(xiàn)狀正處于一個(gè)低熵狀態(tài)。因?yàn)橹挥性陟販p的過(guò)程當(dāng)中，宇宙中的萬(wàn)事萬(wàn)物才能從無(wú)序走向有序，包括眾多的天體形成、星系的形成以及生命和大腦的形成，所有這些都是低熵的產(chǎn)物。
那么，目前宇宙的低熵狀態(tài)是怎么形成的呢？
我們之前提到過(guò)，微觀粒子之間的碰撞是隨機(jī)的，只要時(shí)間足夠，這些微觀粒子的碰撞總會(huì)形成低熵的有序狀態(tài)。因此，一種比較合理的猜測(cè)是，我們的宇宙已經(jīng)過(guò)了高熵狀態(tài)，并處于熱力學(xué)平衡，在此之后高熵狀態(tài)的宇宙開(kāi)始大規(guī)模熵的漲落。
假如無(wú)數(shù)個(gè)漲落形成無(wú)數(shù)個(gè)低熵狀態(tài)，然后再以更低的熵形成時(shí)間連續(xù)體，那么我們?cè)谀骋粎^(qū)域看到的物質(zhì)就會(huì)越來(lái)越有序，主要表現(xiàn)為物質(zhì)相互靠近，也就是我們眼中的萬(wàn)有引力。
人類的大腦是高度有序的低熵狀態(tài)下的產(chǎn)物。奧地利物理學(xué)家路德維?！げ柶澛岢鲆粋€(gè)觀點(diǎn)：如果已知的低熵態(tài)宇宙是來(lái)源于熵的漲落，那么漲落中也應(yīng)該會(huì)出現(xiàn)許多低熵的自我意識(shí)，比如一個(gè)個(gè)孤單的大腦。這種孤單的大腦就被命名為玻爾茲曼大腦。
在這些大腦中，有的大腦只存在了一瞬間就漲落不見(jiàn)了，而有的大腦卻在連續(xù)漲落中一直保持著低熵狀態(tài)。這些能夠一直保持低熵漲落狀態(tài)的大腦就包括我們?nèi)祟惖拇竽X。
人類的大腦之所以能夠連續(xù)思考，是因?yàn)槲覀儽旧砭褪请S機(jī)且連續(xù)的熵的漲落。
科學(xué)家計(jì)算出宇宙漲落出我們世界的概率是e-10^100，而漲落出玻爾茲曼大腦的概率則是e-10^28。我們當(dāng)前所處的宇宙被漲落出的概率，低了漲落出玻爾茲曼大腦概率的72個(gè)數(shù)量級(jí)?，F(xiàn)實(shí)情況是，我們當(dāng)前所處的宇宙已經(jīng)被漲落出，如此低概率的事件都發(fā)生了，我們沒(méi)有理由不相信宇宙中存在著概率更高的，類似于人類大腦的事件沒(méi)有被漲落出。
既然宇宙中至少存在著75億個(gè)連續(xù)的玻爾茲曼大腦，那么漲落中的玻爾茲曼大腦至少存在75億×10^72個(gè)，也就是七萬(wàn)五千億億億億億億億億億億個(gè)。值得注意的是，這還只是連續(xù)的玻爾茲曼大腦，除此之外，還有更多瞬間的玻爾茲曼大腦沒(méi)有被統(tǒng)計(jì)上。
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