세상이 일관성이 있다고 믿을 수 있습니까? 과학자들은 선택의 여지가 많지 않습니다. 그들은 우주의 객관적인 관찰이 신뢰할 수 있다고 가정해야합니다. 이 가정은 우리가 우주의 내면의 작업에 대한 강력한 이론을 개발할 수 있었지만 역설적으로는 우리가 결국 우리가 속일 수있는 가능성을 보여주었습니다. “볼츠 만의 뇌”로 알려진 아이디어이며 물리학에서 가장 깊은 질문에서 비롯됩니다.
“문제는 세상에 대한 경험으로 시작하여 세상이 실제로 어떻게 작동하는지에 대한 최선의 이론을 구성하는 데 사용될 때 발생합니다. 그리고이 이론 자체는 우리의 감각 데이터가 완전히 신뢰할 수 없다는 것을 깨달았습니다. 그는“볼츠 만 뇌가 나쁜 이유”라는 제목과 함께 갔다. 결과적으로“인지 적으로 불안정하다 :그들은 동시에 진실하고 정당하게 믿을 수 없다”고 예측하는 이론이 있기 때문이다. 그들은 우리가 우주가 단순히 광대 한 우주의 일부라고 생각하는 우리의 마음이 될 수 있다고 생각하게합니다.
Ludwig Boltzmann은 Carrol의 제목에도 불구하고 좋은 두뇌를 가지고있었습니다. 그는 아마도 1872 년 가스의 운동 이론을 발전시키는 것으로 가장 유명 할 것입니다. 볼츠만의 이론은 열과 에너지가 분자 상호 작용의 결과인지 설명 할뿐만 아니라 엔트로피라고 알려진 개념에 대한 명확한 정의를 제공했습니다. 엔트로피는 종종 시스템의 장애의 척도로 설명되며, 열역학 제 2 법칙은 시스템의 엔트로피가 결코 감소 할 수 없다고 명시하고 있습니다.
물리학에서 가스의 압력, 온도 및 부피는 State 로 알려져 있습니다. 가스의. 볼츠 만 (Boltzmann)의 모델에서,이 상태를 생성하는 원자 또는 분자의 배열은 가스의 마이크로 에스테이트로 알려져있다. 가스의 상태는 원자 또는 분자의 전체 운동에 의존하기 때문에 많은 마이크로 스테이트가 동일한 상태를 생성 할 수 있습니다. 볼츠 만 (Boltzmann)은 엔트로피가 상태가 보유한 마이크로 스테이트의 수로 정의 될 수 있음을 보여 주었다. microstates가 많을수록 엔트로피가 커집니다. 이것은 시스템의 엔트로피가 증가하는 경향이있는 이유를 설명합니다. 시간이 지남에 따라 가스는 마이크로 스테이트가 거의없는 미세 조상이 많은 상태에서 발견 될 가능성이 더 높습니다.
엔트로피가 시간이 지남에 따라 증가하기 때문에 초기 우주는 엔트로피가 훨씬 낮아야합니다. 이것은 빅뱅의 엔트로피가 매우 낮아야한다는 것을 의미합니다. 그러나 우주의 원시 상태는 왜 그렇게 낮은 엔트로피를 가질까요? 볼츠만의 이론은 가능한 답을 제공합니다. 더 높은 엔트로피 상태는 시간이 지남에 따라 더 가능성이 높지만 열역학적 시스템이 엔트로피를 감소시키는 것이 가능합니다. 예를 들어, 방에있는 모든 공기 분자는 방의 한쪽 구석에 함께 뭉개 질 수 있습니다. 가능성은 좋지 않지만 통계적으로 가능합니다 . 원시 우주가 열역학적 평형 상태에 있다면, 엔트로피 상태를 극도로 낮게 만들기 위해 일이 합쳐질 가능성이 작은 것이 있습니다. 그 상태는 빅뱅과 우리 주변의 우주를 촉발 시켰습니다.
그러나 빅뱅의 낮은 엔트로피가 임의의 기회로 인한 경우 문제가 발생합니다. 무한 원숭이는 셰익스피어의 완전한 작품을 무작위로 입력 할 수 있습니다. 그러나 그들은 훨씬 짧은 게 티즈 버그 주소를 입력 할 가능성이 훨씬 높습니다. 마찬가지로, 낮은 엔트로피 빅뱅은 원시 상태에서 발생할 수 있지만, 우주가 마이크로 스테이트의 모음이라면, 그것이 전체 물리적 우주 자체가 아닌 우주에 있다고 생각하는 의식적인 상태에서 자신을 찾을 가능성이 더 높습니다. 즉, 기존의 볼츠 만 뇌는 존재하는 우주보다 더 가능성이 높습니다. 볼츠만의 이론은 역설로 이어지는데, 우리가 관찰하는 것을 믿을 수 있다는 과학적 가정은 우리가 관찰 한 것을 믿을 수 없다는 결론으로 이어집니다.
흥미로운 역설이지만 대부분의 천체 물리학 자들은 볼츠 만 뇌가 실질적인 가능성이라고 생각하지 않습니다. (예를 들어, 캐롤은인지 적 불안정성 때문에 무자비하게“자기 언급과 진지한 고려에 대한 가치가 없다”고 생각합니다.) 대신 그들은 역설을 해결할 수있는 물리적 과정을 찾습니다. 볼츠만 뇌 가능성을 야기하는 물리적 과정은 진공 에너지 변동이 양자 이론에 내재되어있다. 일반적으로 눈에 띄지는 않지만 특정 조건에서 이러한 진공 변동은 초기 우주에서 매혹과 우주 인플레이션과 같은 것들로 이어질 수 있습니다. 이러한 변동은 초기 우주에서 열 평형 상태에 있었기 때문에 원시 우주와 동일한 무작위 볼츠 만 통계를 따르고 우리가있는 우주보다는 볼츠 만 뇌를 일으킬 가능성이 높아집니다.
.그러나 우주가 확장되기 때문에 이러한 명백한 변동은 진공 청소기에서 나오지 않을 수 있습니다. 대신, 우주가 확장됨에 따라 관찰 가능한 우주의 가장자리는 블랙홀의 이벤트 수평선이 매혹을 일으키는 것처럼 열 변동이 나타납니다. 이것은 우리의 관점에서 진공 변동의 모양을 제공합니다. 공간과 시간의 진정한 진공 청소기는 변동하지 않으므로 Boltzmann 뇌를 만들 수 없습니다.
Caltech 물리학 자 Kimberly Boddy와 동료의 아이디어는 다소 투기적이고 흥미로운 캐치가 있습니다. 우주의 진정한 진공이 고정되어 있다는 주장은 많은 세계 공식으로 알려진 양자 이론의 버전에 의존한다. 이 관점에서, 양자 시스템의 파동 함수는 관찰 될 때 "붕괴"되지 않습니다. 오히려, 양자 시스템의 다른 결과는 "decohere"이며 단순히 다른 경로를 따라 진화합니다. 일단 우주가 다른 가능한 결과의 중첩이었던 곳에서, 양자 디코 언어는 두 가지 명확한 결과를 만듭니다. 물론, 우리의 마음이 단순히 우주 내에서 물리적 상태라면, 우리의 마음은 두 가지 결과로 나뉘어져 있으며 각각의 특정 결과를 관찰합니다.
.볼츠 만 뇌의 역설을 해결할 때, 우리는 우리 각자가 나타나는 것만 큼 독특하지 않다는 현실에 직면해야 할 수도 있습니다. 많은 세계 모델을 Many-Minds 모델이라고도합니다. 많은 세계 우주 전체에 우리와 같은 마음이있을 것이며, 각각 약간 다른 경험을 가진 우리와 같은 마음이있을 것이며, 우리는 우리와 마찬가지로“우리”라고 불릴 권리가 있습니다.
Brian Koberlein은 천체 물리학 자이자 물리학 교수입니다 Rochester Institute of Technology . 그는 자신의 블로그에서 천문학과 천체 물리학에 대해 글을 씁니다 한 번에 하나의 우주 . 트위터에서 그를 찾으십시오 @briankoberlein .
시계 :우리가 다른 우주가 아닌이 우주에있는 이유
이 고전적인 사실 So Romantic Post는 원래 2017 년 4 월에 출판되었습니다.
