玻爾茲曼大腦是著名的思想實驗，這個思想實驗一直都是宇宙學(xué)家的爭論的焦點，到目前為止玻爾茲曼大腦依舊是宇宙學(xué)未解決的問題之一。
科學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展也讓我們改變了生活的方式，從古老的飛鴿傳書到現(xiàn)在的電話溝通，足不出戶就可以接觸到世界的任何一個角落。在科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步中，我們對世界有了新的認(rèn)識，但是一部分科學(xué)研究的結(jié)論也讓我們感受到了恐懼。
一、熵增定律
熵增定律描述的內(nèi)容是：“熱量不能自發(fā)地從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體”。在這一內(nèi)容的基礎(chǔ)上，玻爾茲曼用統(tǒng)計學(xué)原理進(jìn)一步解釋了這一理論，因為熵的增加表明系統(tǒng)從更有序的狀態(tài)向更無序的狀態(tài)演化。
在日常生活中，我們都會有這樣的常識，熱水放置在那里總會變涼，墨水掉進(jìn)水里整杯水都會變黑，壞了的杯子也不會自動粘好，這些現(xiàn)象都體現(xiàn)了熵增規(guī)律。即孤立系統(tǒng)總是在朝著更加混亂的方向發(fā)展。
但在物理學(xué)的微觀層面，時間是對稱的，沒有方向，時間的對稱性與時間產(chǎn)生了沖突。這個悖論非常尖銳，指向熵增定律的核心。經(jīng)過長時間的思考，玻爾茲曼不得不再次改進(jìn)他的理論。他提出，這個熵增加的過程不是必然的，而是隨機(jī)的。
二、宇宙的起源
前面我們了解了熵增定律的具體內(nèi)容。以這個定律為基礎(chǔ)，如果我們往回推，說明初始系統(tǒng)很可能處于低熵狀態(tài)。也就是表明，宇宙的發(fā)展就是由低熵的狀態(tài)向著高熵的狀態(tài)發(fā)展。但是，低熵的狀態(tài)是如何產(chǎn)生的呢？
相信大家都聽說過濫竽充數(shù)的故事。在許多音樂家中，如果有一兩個外行混在一起，一般不會發(fā)現(xiàn)差異。我們只有一個人玩的時候才能找到“南郭先生”。系統(tǒng)中的小分子也會有這樣的現(xiàn)象，因為她們自身的差異，每一次對他們的沖擊都會造成不同的波動。
雖然高熵的概率大于低熵的概率，但這并不意味著低熵不會發(fā)生。這個小概率事件就是“波動”的結(jié)果。在波動產(chǎn)生的過程中，波動的幅度越大，那么這一事件發(fā)生的可能性就越小，而小波動就會經(jīng)常發(fā)生。
就像大海隨時漲潮一樣，但很少發(fā)生大的海嘯。不過，只要等待的時間足夠長，還是會有很大的波動。也就是說，在宇宙的發(fā)展過程中，雖然在大多數(shù)情況下處于高熵狀態(tài)，但也會有波動。只要宇宙的時間足夠長，總會發(fā)現(xiàn)宇宙中有大的波動發(fā)生。
三、玻爾茲曼大腦
宇宙很大，產(chǎn)生大波動的概率很低。但既然我們存在于這個宇宙中，就證明我們是有波動的。到目前為止，我們所能觀察到的最遠(yuǎn)的星系就是銀河系，銀河系存在數(shù)量龐大的天體，在波動的情況下，這些天體就可能支持生命的存在。
此外，也有可能只是我們的大腦發(fā)生了波動。在浩瀚的宇宙中，一個大腦在極小的大氣層中波動的概率遠(yuǎn)高于整個宇宙。大腦擁有人類所有的意識和記憶，并相信宇宙中除了它之外沒有生命。換句話說，你認(rèn)為的真正正常的生活，其實是電腦輸入的記憶。
我們就像游戲中的角色，我們認(rèn)為一切都是我們自己的決定，事實上，這是玩家的指令。在這一指令的作用下，很容易捕捉到錯誤的記憶。這比波動一個低熵的宇宙要簡單得多。
科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步是需要不斷的探索和改進(jìn)的。以熱力學(xué)第二定律為例，很多著名的物理學(xué)家，比如克勞修斯、麥克斯韋和玻爾茲曼等都研究過這一定律。因此，這些理論并不完善，存在缺陷。完善這些理論還需要長時間的積累和研究。
