Μια νέα μελέτη των SFI Professor David Wolpert, SFI Fractal Faculty member Carlo Rovelli και του φυσικού Jordan Scharnhorst επανεξετάζει μια γνωστή και ανησυχητική ιδέα στη φυσική και την κοσμολογία: την υπόθεση του «Boltzmann brain». Η ιδέα υποστηρίζει ότι οι μνήμες, οι αντιλήψεις και οι παρατηρήσεις μας ίσως να μη συνδέονται με ένα πραγματικό παρελθόν, αλλά να έχουν προκύψει τυχαία από διακυμάνσεις της εντροπίας, δίνοντας την εικόνα μιας συνεκτικής ιστορίας που ποτέ δεν συνέβη.
Το αίνιγμα πηγάζει από μια βαθιά ένταση στη στατιστική φυσική. Βασικό θεμέλιο για το γιατί ο χρόνος φαίνεται να έχει μια κατεύθυνση είναι το θεώρημα H του Boltzmann, κεντρική αρχή της στατιστικής μηχανικής συνδεδεμένη με τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής. Ο νόμος αυτός εξηγεί γιατί η εντροπία τείνει να αυξάνεται με τον χρόνο, άρα γιατί μιλάμε για παρελθόν και μέλλον.
Ωστόσο, το ίδιο το θεώρημα H είναι χρονικά συμμετρικό και δεν προκρίνει κατεύθυνση του χρόνου. Αυτό οδηγεί σε μια απρόσμενη συνέπεια: από αυστηρά τυπική σκοπιά, είναι πιθανότερο τα μοτίβα που συγκροτούν τις μνήμες και τις παρατηρήσεις μας να αναδύονται από τυχαίες διακυμάνσεις εντροπίας, παρά από μια πραγματική ακολουθία παρελθοντικών γεγονότων. Με απλά λόγια, η φυσική φαίνεται να επιτρέπει το ενδεχόμενο οι μνήμες να μην είναι αξιόπιστες καταγραφές, αλλά λεπτομερείς αυταπάτες που παράγονται από τύχη. Αυτή η ανησυχητική ιδέα ορίζει την υπόθεση του Boltzmann brain.
Για να κατανοήσουν καλύτερα το πρόβλημα, οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα τυπικό πλαίσιο που εξετάζει πώς διαφορετικές παραδοχές επηρεάζουν τα συμπεράσματα για την εντροπία και τη μνήμη. Η δουλειά τους συνδέει την υπόθεση Boltzmann brain, τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής και τη σχετική «past hypothesis», η οποία υποθέτει ότι το σύμπαν ξεκίνησε σε κατάσταση χαμηλής εντροπίας.
Κρίσιμο ζήτημα είναι ποια χρονικά σημεία θεωρούνται δεδομένα όταν μελετάται η εξέλιξη της εντροπίας. Κάποιες προσεγγίσεις λαμβάνουν ως αφετηρία την τρέχουσα κατάσταση του σύμπαντος και επεκτείνονται από εκεί. Άλλες στηρίζονται σε μια αρχική συνθήκη χαμηλής εντροπίας στο Big Bang. Οι νόμοι της φυσικής δεν ορίζουν ποια οπτική είναι η σωστή, αφήνοντας περιθώριο για ερμηνεία.
Η μελέτη εισάγει αυτό που οι συγγραφείς αποκαλούν «entropy conjecture» για να αναδείξει ένα βασικό πρόβλημα πολλών υπαρχουσών επιχειρημάτων. Δείχνουν ότι οι συζητήσεις για την εντροπία, τον χρόνο και τη μνήμη συχνά βασίζονται σε λεπτές μορφές κυκλικής συλλογιστικής: παραδοχές για το παρελθόν χρησιμοποιούνται για να στηρίξουν συμπεράσματα, όπως η αξιοπιστία της μνήμης ή η κατεύθυνση αύξησης της εντροπίας, και στη συνέχεια αυτά τα συμπεράσματα χρησιμοποιούνται για να δικαιολογήσουν τις αρχικές παραδοχές.
Αντί να κλείσει τη διαμάχη, η έρευνα επιδιώκει να καταστήσει σαφείς αυτές τις κρυφές δομές. Διαχωρίζοντας τον ρόλο των φυσικών νόμων από τις παραδοχές με τις οποίες τους ερμηνεύουμε, προσφέρει έναν πιο διαφανή τρόπο σκέψης για παλιές απορίες γύρω από τον χρόνο, την εντροπία και τη φύση της μνήμης.
Υλικό από το Santa Fe Institute. Σημείωση: Το περιεχόμενο μπορεί να έχει υποστεί επεξεργασία ως προς το ύφος και την έκταση.
