¿Podemos ser cerebros de Boltzmann? O, ¿cómo podemos estar seguros de que no hay una conspiración sobre el pasado?

Como Richard Feynman y, sin duda, muchos otros se dieron cuenta de forma independiente, mientras uno insista en el método científico, es muy fácil falsificar la hipótesis de que somos un cerebro de Boltzmann que simplemente fluctuó aleatoriamente en la existencia en un evento aleatorio muy poco frecuente que ocurre en un ambiente de alta entropía.

La razón es que tal hipótesis predice muchas cosas. Por ejemplo, predice que si miramos un poco más allá del volumen donde emergió nuestro cerebro, encontramos un desorden completo que maximiza la entropía. Si tratamos de investigar de dónde venimos, nos encontramos con caos y sin orden. Es porque en un entorno aleatorio de alta entropía que asume la hipótesis, las configuraciones caóticas de la materia fuera del cerebro son mucho más probables que las organizadas de baja entropía.

Sin embargo, si en realidad hacemos otra observación y preguntamos si tuvimos padres y abuelos, en lugar de la sopa caótica de donde salimos, etc., y si hay algún orden más allá del volumen donde vive nuestro cerebro, siempre descubrimos que hay orden. ; los padres y los abuelos son reales; los recuerdos encajan; el entorno cósmico más amplio parece tener la misma entropía no máxima que la vecindad de nuestro cerebro.

Todas estas observaciones desfavorecen la hipótesis del cerebro de Boltzmann porque esta hipótesis predice que cualquiera de estas observaciones solo ocurre con la pequeña probabilidad de orden $\exp(-S)$ donde $S$ es una enorme entropía de orden $10^{26}-10 ^{120}$. El doble exponencial es obviamente cero para todos los propósitos prácticos: la hipótesis del cerebro de Boltzmann predice que las cosas que observamos no pueden suceder en la práctica, por lo que la evidencia la falsea.

La evidencia muestra claramente que nuestro pasado ocurrió dentro de un espacio-tiempo donde se obedecía la segunda ley de la termodinámica. El razonamiento que presta atención a la hipótesis del cerebro de Boltzmann es simplemente falaz, incompatible con las pruebas lógicas de la segunda ley que muestran que tales eventos son ridículamente improbables, lo que significa que tales eventos pueden olvidarse cuando estamos explicando algo científicamente. Por la misma razón, el escenario del cerebro de Boltzmann nunca puede usarse para excluir un modelo dinámico de la física porque todos los modelos dinámicos de la física respetan la segunda ley de la termodinámica.

PD: la refutación de Feynman del escenario del cerebro de Boltzmann comienza con "Nos gustaría argumentar que este no es el caso" en la página vinculada anteriormente.

No podemos estar seguros. Del mismo modo que no podemos estar seguros de que no estamos viviendo en una gigantesca simulación por computadora de nuestro universo. Cada uno de estos casos se sentiría exactamente tan real como si el universo fuera real y como si hubiera existido durante al menos 13.700 millones de años.

La física y la ciencia descubren la verdad al probar hipótesis falsables. Por lo tanto, no se puede decir que una hipótesis que no es falsable sea verdadera (o falsa). La única forma posible de falsificar la afirmación de que soy un Cerebro de Boltzmann es esperar y ver si me desintegro. Y esa no es una prueba falsable porque no recordaré que me desintegré.

Por cierto, si somos un Cerebro de Boltzmann, soy "yo" quien es el cerebro y "tú" quien es solo un producto de mi imaginación...

Como han argumentado Luboš Motl y otros, es casi seguro que no somos cerebros de Boltzmann en el sentido obvio: un objeto pensante producido por una fluctuación aleatoria dentro del universo tal como lo conocemos. Pero tal vez se pregunte si el universo como "nosotros" lo conocemos, es decir, como lo conoce un observador dado, podría "ser" la imaginación de un objeto pensante creado al azar en algún mundo exterior, es decir, si dicho observador podría razonablemente considera el mundo como el sueño de tal objeto. Esto, sostengo, no puede ser refutado.

Como observadores, recopilamos observaciones y formulamos hipótesis. Las observaciones recopiladas son esencialmente solo datos. Las hipótesis son esencialmente observaciones de nuestros propios pensamientos. Entonces, como científicos, somos esencialmente solo bases de datos de observación, o si lo prefiere, solo una base de datos.

Todo lo que sabemos sobre el universo, incluido el hecho de su existencia, consiste en nuestras observaciones. Gran parte de la confusión se deriva de la suposición de que el universo existe primero y que nosotros, los observadores, surgemos dentro de él. Pero tal suposición es injustificada. Debemos reconocer la primacía de las observaciones, dado que estas son necesarias para establecer la existencia misma del universo. Cuando hablamos de nuestro universo, nos referimos a cierto modelo mental con el que cada uno de nosotros busca explicar y predecir sus observaciones.

En este contexto, consideremos la declaración de Sean Carroll : En el conjunto de todas esas fluctuaciones, algunos cerebros estarían incrustados en universos como el nuestro, pero un número enormemente mayor estaría solo.

Al leer esto por primera vez, me imagino un cerebro humano real flotando en un enorme vacío del espacio, pensando hasta que se congela o muere, para finalmente desaparecer por la desintegración de protones o el efecto túnel cuántico. Pero luego me doy cuenta de cómo llegué a esa imagen de un cerebro de Boltzmann y cuánto más tengo que avanzar. Sí, surgiría un número enormemente mayor de cerebros solitarios similares a los humanos, pero también lo haría un número aún mayor de objetos exóticos y pensantes que no se parecen a nada en la tierra.

Cuando Dyson, Kleban y Susskind tocaron el problema , ni siquiera llegaron al cerebro humano solitario. Dieron el ejemplo de un universo como el nuestro pero con una radiación de fondo de 10 Kelvin en lugar de 2,7 K, y señalaron los problemas que tal cambio causaría a la cosmología (como si la cosmología no tuviera ya suficientes problemas).

Así que sí, un universo real modelado por científicos tiene problemas, al igual que un universo ligeramente más cálido y un cerebro congelado en el espacio. Pero, ¿cómo sería realmente un cerebro de Boltzmann ? Bueno, tendría que satisfacer algún criterio de capacidad de pensamiento, pero eso es todo: nada más sería improbable. La probabilidad eclipsaría con creces tanto a la evolución como a la tecnología humana en el diseño de un cerebro/computadora tan mínimo. No reaccionaría al vacío como un organismo terrenal arrojado repentinamente al espacio. No contendría esencialmente ninguna característica ajena al requisito de pensamiento , como redundancia o aislamiento de componentes.

El cerebro de Boltzmann no tendría entrada sensorial ni salida motora y, de todos modos, no habría nada alrededor para percibir o mover. Un ser humano que carezca de esas cosas, creo, dormiría muy profundamente. Es difícil extrapolar de los humanos a la clase de cerebros típicos de Boltzmann, pero dado el requisito de pensar, podemos suponer que nada perturbaría su pensamiento, ni sentiría la necesidad de afectar su entorno.

Lo que describo me parece similar a un sueño. Quizás nuestro universo, es decir, mis observaciones, sean parte de tal sueño. (Antes de que me acusen de solipsismo, tenga en cuenta que en este supuesto sueño, yo, el autor humano de esta publicación, parezco tener aproximadamente el mismo tipo de cerebro y mente que otros humanos, por lo que no hay contradicción en llegar a una hipótesis similar. con ellos mismos en el centro.) Como un sueño humano, nuestro mundo parece internamente consistente, al menos, en su mayor parte, pero nunca completamente comprensible.

Si se mantiene la analogía del universo de los sueños, ¿qué podemos decir sobre el cerebro que sueña? Casi nada. Nada le obliga a estar hecho de átomos o sujeto a nuestras leyes físicas, ya que existe en un meta-mundo. Tal vez, como en un sueño humano, nuestro mundo se parece un poco al mundo del Soñador con algunos elementos subconscientes incorporados, o tal vez no.

Tal vez, también como en un sueño humano, el Soñador crea este mundo a medida que avanza, en cuyo caso no veo ningún problema con su punto sobre los microestados sin restricciones del pasado. La navaja de Occam basta para descartar la hipótesis de un demonio malicioso.

Un problema con esta idea de que 'el universo es solo un sueño en el cerebro de Boltzmann' es este;

¿Deberíamos incluir las leyes de la termodinámica entre el concepto de 'universo'? ¡Por supuesto que sí! Entonces, el mismo argumento, que se basa en la termodinámica, sería falso según su propio estándar, ya que exige que toda la memoria sea falsa, ¡que debe incluir la memoria de la termodinámica misma!

Puedes ser un cerebro de Boltzmann, pero hay otras teorías que reducen mucho su número; y si estas teorías son ciertas, entonces la probabilidad de ser un cerebro de Boltzmann es similar a la idea de que la carne de miles de millones de humanos se quemará por la eternidad.

Si lees esta respuesta, debes saber que en realidad nunca la escribí porque en realidad nunca hiciste la pregunta; este es solo tu cerebro consciente al azar que te da un mensaje sobre tu existencia. Es posible que hayas comenzado a existir cuando te despertaste esta mañana, o que hayas surgido en este mismo momento. Cuando te despiertes mañana para pensar en estas cosas, realmente no hay nada en qué pensar porque en realidad nunca leíste esta respuesta.

Mecánica bohemia

Existe una teoría de la física que reduce en gran medida el número de cerebros de Boltzmann llamada interpretación de la onda piloto o mecánica de Bohm . Ha recibido algunos elogios en los últimos años porque elimina todas las "rarezas cuánticas", pero es determinista ya los "cerebros normales" no les gusta eso.

De acuerdo con un artículo llamado El enfoque Bohmiano de los problemas de las fluctuaciones cuánticas cosmológicas, hay dos resultados posibles de la mecánica Bohmiana que los autores clasifican como optimistas y pesimistas .

El primer punto de vista, "optimista", insiste en que un cerebro de Boltzmann será problemático solo si es un cerebro funcional, al menos por un corto tiempo. En un universo congelado, incluso si existiera una configuración cerebral de Boltzmann, no estaría funcionando, precisamente porque está congelado. Un cerebro en funcionamiento requiere en la mecánica de Bohm el tipo correcto de configuración y el tipo correcto de función de onda (al igual que requeriría en la mecánica clásica el tipo correcto de configuración y el tipo correcto de momentos), y aunque el tipo correcto de configuración puede ocurrir , la función de onda ψ no es del tipo correcto.

El segundo punto de vista, "pesimista", mantiene la preocupación de que una mera configuración cerebral pueda ser problemática, ya que puede codificar todos los recuerdos del cerebro y quizás los pensamientos presentes. Si es así, entonces se vuelve importante que en un universo congelado, las configuraciones cerebrales de Boltzmann no pueden ocurrir una y otra vez (a diferencia de un gas clásico en una caja que, debido al eterno movimiento irregular, asume repetidamente todas las configuraciones a lo largo del tiempo). Sin duda, si una configuración cerebral de Boltzmann ocurre una vez, permanece para siempre y tiene la mayor parte del tiempo de observación, ya que los cerebros normales son finitos en número y tiempo de vida.Así, en la visión pesimista, esta configuración representa una amenaza para la teoría. Sin embargo, si el espacio tridimensional no es extremadamente grande, entonces la probabilidad |ψ|2 de que se produzca una configuración cerebral de Boltzmann en cualquier parte del espacio es pequeña. Por lo tanto, con una probabilidad abrumadora, el problema está ausente si el espacio tridimensional no es extremadamente grande.

Básicamente, esto explica cómo es posible que se forme un solo cerebro de Boltzmann, con todo tipo de recuerdos, que posiblemente contendría una gran cantidad de conocimiento. Este cerebro de Boltzmann permanecerá para siempre y tiene la mayor parte del tiempo de observación porque los "cerebros normales", como los cerebros que tenemos, eventualmente mueren.

Así que ahora volvemos a donde empezamos, pero con una presuposición diferente. ¿No hay Dios, un Dios generado al azar, o eres Dios?