物理學家這些年一直都在尋找宇宙的最基本規律，希望能夠以此解開所有的謎題，可是在這個過程中，人們卻根據已有的發現提出了諸多猜想，這些猜想雖然並未被證實，卻也引起了大家對「世界真實性」的懷疑，比如今天咱們要說的玻爾茲曼大腦。
而如果玻爾茲曼大腦是真實存在的，那宇宙當中或許至少漂浮著7萬5千億億億億億個意識體。所以，玻爾茲曼大腦到底是什麼呢？
玻爾茲曼大腦
玻爾茲曼大腦是什麼？
許多人初次看到玻爾茲曼大腦的時候，就會想這大概是和愛因斯坦大腦十分相似的存在，又是某個科學家的大腦被拿來研究了。
但實際上玻爾茲曼大腦可不是什麼真實存在的東西，它是奧地利物理學家路德維希·玻爾茲曼提出的一種假想。
玻爾茲曼
或許有些人在深夜失眠的時候，會思考世界的真實性。
如果你又恰好聽過「缸中之腦」的實驗，那麼就會覺得其實我們的各種感受都是通過感官傳遞到大腦然後獲得的，而倘若感官可以被模擬呢？那是否就說明所有人包括宇宙，其實都是虛假的東西。
缸中之腦
玻爾茲曼認為，宇宙的形成來源於熵的漲落，在這個漲落的過程當中，本來有序的東西會隨著熵增定律變得混亂無序。
而到了某個臨界點時，熵增會停止，接下來就是熵減的過程，這個過程會將無序的東西都變得有序。不過，它的概率非常低，同時也需要漫長的時間。
在宇宙漲落的演化進程當中，會出現許多維持在低熵狀態的自我意識，它們就像是一個個孤單的大腦或者可以說是意識體，這些大腦就被稱為玻爾茲曼大腦。
倘若這個假想成真，那麼在宇宙長達百億年的漲落過程中已經產生了至少7萬5千億億億億億左右個意識體，它們都漂浮在宇宙之中。
宇宙微波背景輻射圖揭示漲落
可見，玻爾茲曼大腦本身與熵有著密切的關係，所以接下來我們就來看看熵到底是什麼，而宇宙的漲落又是怎麼回事。
「熵」與宇宙的漲落
如果大家平時喜歡看一些科幻題材的電影和小說，那麼對於熵應該並不陌生，它是物理學當中非常重要的一個概念，也是未能得到全面理解的概念。
這也就是說，人類目前對於熵的了解還不夠透徹，但這並不妨礙我們將其當成一種「尺度」，就像長度和重量一樣，熵是用來表達系統混亂的程度的。
熵是什麼
熵最初是由德國的物理學家克勞修斯在1865年時提出的，它出現於熱力學第二定律當中，是一個熱力學狀態函數。
而熱力學第二定律也可以稱為「熵增定理」，它認為當一個物體在某處，它總會從現在的有序朝著無序變化，生命的消亡就是如此。
克勞修斯與熵增定律
在克勞修斯的基礎之上，玻爾茲曼對其進行了拓展，他不僅在概率論的基礎上提出了微觀態的概念，還得出了著名的玻爾茲曼熵關係式。
這個關係是不同於克勞修斯的熵只對平衡態有意義，它不但適用於熱力學孤立系統，還能推廣至非熱力學系統當中，被譽為「廣義熵」。
該關係式定量地給出了熵的統計意義和微觀意義，指明了熵的物理內涵：熵與系統微觀狀態數的對數成正比，即「熵是系統混亂度的量度」。
玻爾茲曼公式被刻在他的墓碑上
而熵之所以與宇宙有關係，還得提到備受認可的大爆炸理論。按照宇宙起源於有序奇點爆炸的情況來看，現在的宇宙應該處在高熵的環境當中。
可是根據目前的觀察來看，宇宙的現狀卻與我們預估的相反，它處於低熵狀態。
低熵與高熵的區別
因為只有在熵減的過程當中，宇宙萬物才能從無序走向有序。雖然在我們看來，宇宙現在依舊是無序的，但是諸多的天體形成以及星系的形成，包括生命和大腦的形成，都是低熵的產物。
大腦是低熵的產物
這樣來說的話，宇宙在無數次的漲落當中，其實產生了諸多的低熵產物。如果單以玻爾茲曼大腦為例，其數量就能達到數千萬億個。
而且在這個過程之中，有的意識體是長久存在的，有的可能剛出現就消失了，如果算上那些消失的，數量將會再翻一番。
實際上，玻爾茲曼大腦並非「某種大腦」的代指，它更像是一個廣義上的概念。其核心就是，只要時間夠長，那麼任何低概率的事件都會發生，因為宇宙的漲落具有不確定性，當熵減發生並達到一定限值的時候，再混亂無序的東西都能變得無序。
比如，如果再給恐龍一些時間，那麼或許它們也能發展出文明。
恐龍
所以，我們現在看到的規律、文明，包括漫長演化中出現的各種東西，可能都是玻爾茲曼大腦，只不過相較於漂浮在宇宙當中的那些，我們的大腦顯得更加的高級。
但是同理可得，既然更高級的低熵產物都已經誕生了，從概率上來說，更低級的「玻爾茲曼大腦」可能早已經塞滿宇宙了。
玻爾茲曼大腦可能已遍布宇宙
畢竟根據公式來計算，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，這樣一經對比，咱們就更像是天選之子了。
我們可以據此在深入想像一下，既然玻爾茲曼大腦的產生概率這麼高，而我們卻沒有發現，那是否說明咱們其實可能是「玻爾茲曼大腦」呢？
畢竟在上文中咱們就提到，其實我們感知自己的存在，都是通過感官產生的意識。如果漲落過程中的那些玻爾茲曼大腦，也能模擬出相似的自我意識並具有連續性，那說不定我們還真沒這麼特殊。
缸中之腦的感官模擬
綜上所述，再聯繫到缸中之腦的實驗，就會產生一種「懷疑人生」的感覺。也難怪，科學家總是在研究的過程中，也總會懷疑自己和世界了。
但需要注意的是，玻爾茲曼大腦到目前來說，也只是一種假想，所以大家千萬別將其當成真理，然後將自己套進去了。
值得一提的是，雖然玻爾茲曼大腦尚未證實，但是熵已經被認定為是存在的，並且它已經在發展過程中滲透到了許多的領域，既與舊事物的消亡有關，也與新事物的萌發有關。愛因斯坦甚至說過，「熵理論，對於整個科學來說就是第一法則。」
愛因斯坦
「熵」在現實世界中的應用
咱們在上文中提到了，在步入低熵的過程當中，世界是從無序走向有序的。而對於一個開放的系統來說，負熵流的進入會抵消自身的熵增，從而讓系統維持穩定、有序的耗散結構狀態。
耗散結構是指:「一個遠離平衡的開放系統, 通過不斷地與外界交換物質與能量, 可能從原有的混沌無序的狀態, 轉變為一種在時間上、空間上或功能上的有序狀態, 從而在遠離平衡的情況下形成一種新的有序結構」。
耗散結構
因此，當咱們將地球看作是一個系統的話，地球系統會朝著熵增的方向前進，而在這個過程中地球系統又與外界存在能量的交換，所以被賦予了負熵流，最終達到某一個閾值，增加和減少趨於平衡，從而讓系統保持穩定。
熵維持平衡狀態
而人類在這一過程中，可能會因為利益或者其他的驅動，對自然資源展開掠奪。在這種情況下，比如工業活動，這會讓熵增變大，從而導致系統的有序度降低。
在系統逐漸混亂時，各種極端天氣就會出現，所以為了維持有序性和自然環境的耗散系統，人類的各種行動應該顧及到熵的變化。
工業活動會讓熵增變大
熵理論作為一個已有百年歷史的概念，雖然從熱力學中誕生，卻也與生命科學、化學、生物學等息息相關，也難怪愛因斯坦會認為它是基本規律了。從目前的情況來看，還真的是這樣。
