عقل بولتزمان

تشير تجربة بولتزمان الفكرية للدماغ إلى أنه من المرجح أن يتشكل الدماغ تلقائيًا، متضمنًا ذاكرة وجوده في كوننا ، بدلًا من أن ينشأ الكون بأكمله بالطريقة التي يعتقد علماء الكونيات أنها حدثت بالفعل. يستخدم الفيزيائيون تجربة بولتزمان الفكرية للدماغ كحجةٍ للبرهان بالخلف لتقييم النظريات العلمية المتنافسة .

على عكس تجارب "الدماغ في وعاء" الفكرية، التي تركز على الإدراك والتفكير، تُستخدم أدمغة بولتزمان في علم الكونيات لاختبار افتراضاتنا حول الديناميكا الحرارية وتطور الكون. فعلى مدى فترة زمنية كافية، قد تتسبب التقلبات العشوائية في تكوين الجسيمات تلقائيًا لأي بنية مهما بلغت درجة تعقيدها، بما في ذلك دماغ بشري يعمل بكفاءة. في البداية، اقتصر السيناريو على دماغ واحد بذكريات زائفة؛ إلا أن الفيزيائي شون إم. كارول أشار إلى أنه في كون متقلب، ينجح هذا السيناريو بنفس الكفاءة على نطاقات أوسع، مثل نطاق الأجرام السماوية بأكملها أو حتى المجرات . ^{[ 1 ] [ 2 ]}

سُميت هذه الفكرة نسبةً إلى الفيزيائي لودفيج بولتزمان (1844-1906)، الذي نشر فرضيةً عام 1896، قبل نظرية الانفجار العظيم ، حاول فيها تفسير حقيقة أن الكون ليس فوضويًا كما تنبأت به نظرية الديناميكا الحرارية الناشئة . وقدّم بولتزمان عدة تفسيرات، أحدها أن الكون، حتى بعد أن وصل إلى حالته الأكثر احتمالًا من الاتساع وعدم وجود معالم مميزة في حالة التوازن الحراري ، سيتقلب تلقائيًا إلى حالة أكثر انتظامًا (أو حالة منخفضة الإنتروبيا ) مثل الكون الذي نعيش فيه. ^{[ 3 ]} وقد طُرحت فكرة " أدمغة بولتزمان" في البداية كردٍّ على تفسير بولتزمان لحالة انخفاض الإنتروبيا في كوننا. ^{[ 4 ]}

اكتسب مفهوم دماغ بولتزمان أهمية جديدة حوالي عام 2002، عندما بدأ بعض علماء الكونيات يشعرون بالقلق من أن أدمغة البشر، في العديد من النظريات المتعلقة بالكون، من المرجح أن تنشأ عن تقلبات عشوائية؛ مما يقود إلى استنتاج مفاده أن البشر، إحصائيًا، من المرجح أن يكونوا مخطئين بشأن ذكرياتهم عن الماضي، وأنهم في الواقع يمتلكون أدمغة بولتزمان. ^{[ 5 ] [ 6 ]} وعند تطبيق ذلك على النظريات الأحدث حول الأكوان المتعددة ، تُعدّ حجج دماغ بولتزمان جزءًا من مشكلة القياس غير المحلولة في علم الكونيات . ^{[ 7 ]}

في عام 1896، طرح عالم الرياضيات إرنست زيرميلو نظرية مفادها أن القانون الثاني للديناميكا الحرارية مطلق وليس إحصائيًا. ^{[ 8 ]} عزز زيرميلو نظريته بالإشارة إلى أن نظرية بوانكاريه للتكرار تُظهر أن الإنتروبيا الإحصائية في نظام مغلق يجب أن تكون في النهاية دالة دورية ؛ وبالتالي، فمن غير المرجح أن يكون القانون الثاني، الذي يُلاحظ دائمًا أنه يزيد الإنتروبيا، إحصائيًا. ولمواجهة حجة زيرميلو، طرح بولتزمان نظريتين. النظرية الأولى، التي يُعتقد الآن أنها الصحيحة، هي أن الكون بدأ لسبب غير معروف في حالة إنتروبيا منخفضة. أما النظرية الثانية والبديلة، التي نُشرت عام 1896 ولكن نُسبت عام 1895 إلى مساعد بولتزمان إغناز شوتز ، فهي سيناريو "كون بولتزمان". في هذا السيناريو، يقضي الكون الغالبية العظمى من الأبدية في حالة موت حراري عديمة السمات . مع ذلك، على مدى دهور كافية ، سيحدث في نهاية المطاف تذبذب حراري نادر للغاية، حيث تصطدم الذرات ببعضها البعض بطريقة تُشكّل بنيةً فرعيةً تُعادل كوننا المرئي بأكمله. يجادل بولتزمان بأنه على الرغم من أن معظم الكون خالٍ من المعالم، فإن البشر لا يرون تلك المناطق لأنها خالية من الحياة الذكية؛ فبالنسبة لبولتزمان، ليس من الغريب أن ترى البشرية باطن كون بولتزمان فقط، لأنه المكان الوحيد الذي توجد فيه الحياة الذكية. قد يكون هذا أول استخدام لمبدأ الأنثروبيك في العلوم الحديثة . ^{[ 9 ] [ 10 ]}

في عام 1931، أشار عالم الفلك آرثر إدينغتون إلى أنه نظرًا لأن احتمالية حدوث تقلبات كبيرة أقل بكثير من احتمالية حدوث تقلبات صغيرة، فإن عدد المراقبين في أكوان بولتزمان سيكون أقل بكثير من عدد المراقبين في الأكوان ذات التقلبات الأصغر. وقد نشر الفيزيائي ريتشارد فاينمان حجة مضادة مماثلة ضمن محاضراته الشهيرة في الفيزياء . ^{[ 11 ]} وبحلول عام 2004، وصل الفيزيائيون بملاحظة إدينغتون إلى نتيجتها المنطقية: أن أكثر المراقبين عددًا في سلسلة لا متناهية من التقلبات الحرارية سيكونون عبارة عن "أدمغة بولتزمان" صغيرة تظهر في كون خالٍ من السمات المميزة. ^{[ 9 ] [ 12 ]}

في حالة "الموت الحراري" الإرجودي التي سيصل إليها الكون في نهاية المطاف ، ومع مرور الوقت الكافي، من المفترض أن تتشكل كل بنية ممكنة (بما في ذلك كل دماغ ممكن) عبر تقلبات عشوائية، يرتبط نطاقها الزمني بزمن تكرار بوانكاريه . ^{[ 9 ] [ 13 ] [ 14 ]} ويجادل أنتوني أغيري ، وشون إم. كارول، وماثيو سي. جونسون بأن دماغ بولتزمان (أو جسمه أو عالمه) لا يحتاج إلى أن يتشكل فجأة، بل يتشكل في سلسلة من التقلبات الأصغر التي تبدو وكأنها مسار اضمحلال الدماغ معكوسًا. ^{[ 15 ] [ 16 ]} وتركز التجارب الفكرية على غرار بولتزمان عمومًا على بنى مثل أدمغة البشر التي يُفترض أنها مراقبون واعون بذاتهم. ومع ذلك، فإن البنى الأصغر التي تستوفي المعايير الدنيا أكثر شيوعًا بشكل كبير وأُسّي من البنى الأكبر. يمكن تشبيه ذلك تقريبًا باحتمالية ظهور كلمة إنجليزية حقيقية واحدة عند هزّ صندوق من حروف لعبة سكرابل ، وهي احتمالية أكبر من احتمالية تكوين جملة أو فقرة إنجليزية كاملة. ^{[ 17 ]} ويفوق متوسط ​​الفترة الزمنية اللازمة لتكوين دماغ بولتزمان عمر الكون الحالي بكثير . في الفيزياء الحديثة، يمكن تكوين أدمغة بولتزمان إما عن طريق التقلبات الكمومية ، أو عن طريق تقلبات حرارية تتضمن عادةً التكوين النووي . ^{[ 9 ]}

يتفق علماء الكونيات على أن الحساب المثير للدهشة، الذي يشير إلى أن أدمغة بولتزمان يجب أن تفوق عدد أدمغة البشر العاديين بكثير، يُلمح إلى وجود خطأ لم يُكشف عنه بعد. ^{[ 9 ]} يقول شون كارول : "نحن لا نجادل في وجود أدمغة بولتزمان ، بلنحاول تجنبها." ^{[ 13 ]} وقد ذكر كارول أن فرضية كون الدماغ من نوع بولتزمان تؤدي إلى "عدم استقرار معرفي". لأنه، كما يجادل، سيستغرق تكوين الدماغ وقتًا أطول من عمر الكون الحالي، ومع ذلك يعتقد الدماغ أنه موجود في كون أصغر عمرًا، وبالتالي يُظهر هذا أن الذكريات وعمليات التفكير ستكون غير موثوقة إذا كان الدماغ بالفعل من نوع بولتزمان. ^{[ 21 ]} وقد صرّح سيث لويد قائلًا: "إنها تفشل في اختبار مونتي بايثون : توقفوا عن ذلك! هذا سخيف للغاية!" يلخص أحد صحفيي مجلة نيو ساينتست الأمر قائلاً: "إن نقطة البداية لفهمنا للكون وسلوكه هي أن البشر، وليس العقول المجردة، هم المراقبون النموذجيون". ^{[ 22 ]}

يرى البعض أن الأدمغة المُنتجة عبر التقلبات الكمومية، وربما حتى الأدمغة المُنتجة عبر التكوين النووي في فراغ دي سيتر ، لا تُعتبر مراقبين. ويُعدّ استبعاد التقلبات الكمومية أسهل من استبعاد الأدمغة المُكوّنة نوويًا، إذ يُمكن استهداف التقلبات الكمومية بسهولة أكبر بمعايير مباشرة (مثل عدم تفاعلها مع البيئة عند اللانهاية). ^{[ 9 ] [ 18 ]}

يعتقد كارول أن فهمًا أفضل لمشكلة القياس في ميكانيكا الكم سيُظهر أن بعض حالات الفراغ لا تشهد تطورًا ديناميكيًا، ولا يمكنها دعم وجود أدمغة ذات نوى، ولا أي نوع آخر من المراقبين. ^{[ 23 ]} ويعتقد بعض علماء الكونيات أن فهمًا أفضل لدرجات الحرية في فراغ الكم لنظرية الأوتار الهولوغرافية يمكن أن يحل مشكلة دماغ بولتزمان. ^{[ 24 ]}

يقول الفيزيائي النظري والرياضي الأمريكي برايان غرين : "أنا واثق من أنني لستُ دماغ بولتزمان. ومع ذلك، نرغب في أن تتفق نظرياتنا بالمثل على أننا لسنا أدمغة بولتزمان، ولكن حتى الآن ثبت أن تحقيق ذلك صعب للغاية". ^{[ 25 ]}

في سيناريوهات أدمغة بولتزمان، تكون نسبة أدمغة بولتزمان إلى "المراقبين العاديين" هائلة للغاية. فجميع فئات أدمغة بولتزمان تقريبًا، مثل "الأدمغة المدمجة داخل أجسام عاملة"، و"المراقبين الذين يعتقدون أنهم يستشعرون إشعاع الخلفية الكونية الميكروي عند درجة حرارة 3 كلفن عبر التلسكوبات"، و"المراقبين الذين لديهم ذاكرة لتجارب متماسكة"، أو "المراقبين الذين مروا بنفس سلسلة التجارب التي مررت بها"، تفوق أعداد "المراقبين العاديين" بشكل كبير. لذا، في ظل معظم نماذج الوعي، من غير الواضح ما إذا كان بإمكان المرء أن يستنتج بشكل موثوق أنه ليس "مراقبًا من نوع بولتزمان"، في حالة سيطرة أدمغة بولتزمان على الكون. ^{[ 9 ]} حتى في ظل نماذج " المحتوى الخارجي " للوعي، فإن عدد مراقبي بولتزمان الذين يعيشون في تقلبات ثابتة بحجم الأرض على مدار السنوات القليلة الماضية يفوق عدد "المراقبين العاديين" الذين ظهروا قبل "الموت الحراري" للكون. ^{[ 33 ]}

كما ذُكر سابقًا، فإن معظم أصحاب نمط بولتزمان في الدماغ يمرون بتجارب "غير طبيعية"؛ وقد أشار فاينمان إلى أنه إذا عرف المرء أنه يمتلك نمط بولتزمان النموذجي في الدماغ، فإنه لا يتوقع استمرار الملاحظات "الطبيعية" في المستقبل. ^{[ 9 ]} بعبارة أخرى، في كون يهيمن عليه نمط بولتزمان، يمر معظم أصحاب هذا النمط بتجارب "غير طبيعية"، ولكن معظم المراقبين الذين لا يمرون إلا بتجارب "طبيعية" هم من أصحاب نمط بولتزمان في الدماغ، وذلك بسبب العدد الهائل من أصحاب هذا النمط في مثل هذا الكون. ^{[ 34 ]}

• المبدأ الأنثروبي – فرضية حول الحياة العاقلة والكون 
• حد بيكنشتاين – الحد الأعلى للإنتروبيا في الفيزياء 
• العقل الصيني – تجربة فلسفية 
• الزمن العميق – مقياس زمني بمليارات السنين 
• حجة الأحلام – فرضية حول فعل الحلم 
• تطور التعقيد البيولوجي
• الموت الحراري للكون – المصير المحتمل للكون 
• مفارقة الموت الحراري – مفارقة تتعلق بمصير الكون 
• المثالية – موقف فلسفي 
• نظرية القرد اللانهائي – نتيجة غير بديهية في الاحتمالات 
• دماغ ماتريوشكا – حاسوب ضخم يعمل بطاقة نجم 
• فرضية أومفالوس – فرضية الخلق 
• فرضية المحاكاة – فرضية مفادها أن الواقع قد يكون محاكاة حاسوبية 
• الأنانية المطلقة – فكرة فلسفية مفادها أن عقل المرء وحده هو الموجود بشكل مؤكد 
• رجل المستنقعات – تجربة فكرية فلسفية تتعلق بالهوية الشخصية 
• الجدول الزمني للمستقبل البعيد – التوقعات العلمية المتعلقة بالمستقبل البعيد 

• الدماغ البشري والكون - أشكال متشابهة؟، ساينس أليرت ( 2020)
• "هل أنت دماغ بولتزمان؟" ، برنامج بي بي إس سبيس تايم (2017)
• أدمغة بولتزمان، أدمغة ماتريوشكا، فرضية المحاكاة، ومفهوم الله