Являются ли наши воспоминания иллюзиями? Новое исследование распутывает парадокс мозга Больцмана

Мы доверяем своим воспоминаниям, потому что они кажутся естественными, и мы доверяем времени, потому что оно, кажется, течёт только в одном направлении. Однако физика допускает более странные возможности, бросающие вызов этой интуиции. Автор: The Principles of Light and Color, 1878. Courtesy of the Smithsonian Libraries and Archives

В недавней статье профессор Института Санта-Фе Дэвид Вольперт, член фрактального факультета SFI Карло Ровелли и физик Джордан Шарнхорст исследуют давний парадоксальный мысленный эксперимент в статистической физике и космологии, известный как гипотеза «мозга Больцмана» — возможность того, что наши воспоминания, восприятия и наблюдения могут возникать из-за случайных флуктуаций энтропии, а не отражать реальное прошлое Вселенной. Работа опубликована в журнале Entropy.

Парадокс возникает из-за напряжения в самом сердце статистической физики. Одним из центральных столпов нашего понимания несимметричного во времени второго закона термодинамики является H-теорема Больцмана, фундаментальное понятие в статистической механике. Однако, парадоксальным образом, сама H-теорема симметрична во времени.

Эта временная симметрия подразумевает, что, формально говоря, структуры наших воспоминаний, восприятий и наблюдений с гораздо большей вероятностью могут возникнуть из-за случайных флуктуаций энтропии Вселенной, чем представлять собой подлинные записи нашего реального внешнего мира в прошлом. Другими словами, статистическая физика, кажется, заставляет нас сделать вывод, что наши воспоминания могут быть ложными — сложными иллюзиями, созданными случайностью, которые ничего не говорят нам о том, что мы о них думаем. Это и есть гипотеза мозга Больцмана.

Авторы разрабатывают формальную структуру, чтобы прояснить, как гипотеза мозга Больцмана, второй закон термодинамики и связанная с ним «гипотеза прошлого» зависят от предположений о том, какие моменты времени считаются фиксированными при анализе эволюции энтропии Вселенной. Некоторые анализы основываются на нынешнем состоянии Вселенной, в то время как другие предполагают начало с низкой энтропией (при Большом взрыве). Но сама физика не говорит, какой из этих выборов является правильным.

Основываясь на том, что авторы называют «энтропийной гипотезой», статья показывает, что многие стандартные аргументы в этих дебатах опираются на тонкие формы круговой логики, в которых предположения о прошлом используются для обоснования выводов — таких как надёжность памяти или направление энтропии, — которые затем привлекаются для поддержки тех же самых предположений. Вместо того чтобы разрешить эти дебаты, статья делает их базовую структуру явной. Отделяя физические законы от логических выводов, она предлагает более ясную основу для оценки давних споров о времени и энтропии.

Источник: Santa Fe Institute