Физики из США и Европы проанализировали один из самых тревожных мысленных экспериментов современной науки — гипотезу «мозга Больцмана», согласно которой наши воспоминания и представления о мире могут быть не отражением реального прошлого Вселенной, а результатом случайных флуктуаций энтропии. Работа опубликована в журнале Entropy.
Исследование выполнили профессор Института Санта-Фе Дэвид Волперт, физик-теоретик Карло Ровелли и ученый Джордан Шарнхорст. Они рассмотрели фундаментальное противоречие в статистической физике, связанное со вторым началом термодинамики и природой времени.
В основе парадокса лежит так называемая H-теорема Людвига Больцмана — один из краеугольных камней статистической механики, объясняющий рост энтропии и «стрелу времени». Однако сама эта теорема симметрична по времени. Формально из нее следует, что гораздо вероятнее самопроизвольное возникновение сложных структур памяти и восприятия — например, «мозга», уверенного, что у него есть прошлое, — чем формирование Вселенной с длительной и непрерывной историей.
Авторы доказали, что выводы о «мозгах Больцмана», направлении времени и надежности памяти зависят не столько от физических законов, сколько от того, какие моменты времени мы считаем заданными. В одних подходах фиксируется текущее состояние Вселенной, в других — предполагается начальное состояние с крайне низкой энтропией, связанное с Большим взрывом. При этом сами законы физики не указывают, какой из этих выборов является «правильным».
Опираясь на так называемую «энтропийную гипотезу», ученые показали, что многие аргументы в этих спорах содержат скрытую логическую замкнутость. Предположения о прошлом используются для обоснования выводов — например, о достоверности памяти или росте энтропии, — а затем эти же выводы служат подтверждением исходных предположений.
Исследование не предлагает окончательного решения парадокса, но делает его структуру прозрачной. Авторы четко отделяют физические законы от наших интерпретаций и способов делать выводы о прошлом, что, по их мнению, важно для дальнейших дискуссий о природе времени, энтропии и границах научного знания.
Ранее физики впервые обнаружили квантовые сдвиги во времени.
