تتنبأ النماذج الكونية الحديثة بظهور عقول بولتزمان وهم المراقبون الذين يتقلبون بشكل عشوائي خارج الحمام الحراري بدلاً من التطور الطبيعي من الانفجار الكبير BIG BONG. يُعتقد عمومًا أن النظرية التي يكون فيها معظم المراقبين من نوع Bratzmann Brain غير مقبولة ، على الرغم من اختلاف الآراء. لأن المشكلة الحقيقية في هذه النظرية هي مشكلة  تكمن في التقلبات في المراقبين المطابقين محليًا للمراقبين العاديين ، ولا يمكن اجتياح وجودهم تحت السجادة عن طريق اختيار التوزيعات الاحتمالية عليهم . ليست القضية أن وجود مثل هؤلاء المراقبين يستبعد من البيانات ، ولكن النظريات التي تتنبأ بها غير مستقرة إدراكيًا: لا يمكن أن تكون صحيحة في استثمار الوقت نفسه ويمكن تصديقها.

فرضية عقول بولتزمان

بدأ ظهور هذه النظرية  أواخر القرن التاسع عشر عندما كان لودفيج بولتزمان بحاجة إلى إظهار أن قابلية انعكاس الوقت للفيزياء الدقيقة كانت متوافقة مع الزيادة الأحادية الاتجاه الانتروبيا الديناميكية الحرارية للديناميكا الحرارية العادية.

كان حلمه عبقرياً. تخيل أن الكون قد وصل إلى التوازن الحراري. نظرًا لأنه جزيئي في الأساس، فإن التوازن ديناميكي . على سبيل المثال، يتم توزيع الغاز بشكل موحد في المساحة التي يمكن الوصول إليها. ومع ذلك ، فإن الحركات الجزيئية العشوائية ستؤدي إلى عدم توازن الكثافة بشكل عام .

من الممكن حدوث تقلبات واسعة. قد يؤدي تذبذب كبير جدًا إلى ضغط الغاز للحظة على جانب واحد من الغرفة. ثم سنجد الغاز للحظة في حالة انتروبيا منخفضة قبل توسعه التلقائي .احتمالات هذه الانضغاطات العفوية صغيرة. و ليست صغيرة فحسب ، ولكنها مذهلة ، صغيرة بشكل مثير للدهشة. قد يحتوي الحجم العادي للغاز على 1024 جزيئة  تتحرك بشكل مستقل عن بعضها البعض. احتمال أن تكون جميعها في النصف الأيسر من الغرفة هي (1/2) مرفوعة إلى قوة 1024. ويظهر ذلك على أنه مثل رقم اللامتناهي في الكبر.

شرح فرضية عقول بولتزمان

لنتخيل كونًا بسيطًا يحتوي فقط على غاز في غرفة. إذا تم ضغط الغاز على جانب واحد من الغرفة في حالة إنتروبيا منخفضة ، فقد يكون قد حصل على هذا النحو من خلال تقلب عفوي من حالة التوازن. أو يمكن أن تكون قد تطورت من حالة إنتروبيا لا تزال أقل. ربما تم ضغطه في وقت سابق إلى ربع الحجم بواسطة تقلب عفوي مختلف. الاحتمال الأول بعيد  تمامًا.

والثاني هو أكثر احتمالا ، لأنه يتطلب المظهر العفوي لحالة سابقة من إنتروبيا قليلة.في هذا السيناريو ، نشأت حالة الانتروبيا المنخفضة على الأرجح بسبب التقلبات من حالة الكون في الأعلى.مع هذا الاستنتاج ، وجد بولتزمان طريقة للتوفيق بين انعكاس الوقت للفيزياء الدقيقة والزيادة الأحادية الاتجاه للانتروبيا الديناميكية الحرارية . من المرجح أن تكون قد نشأت من حالة انتروبيا عالية بسبب التقلبات وستعود على الأرجح إلى حالة انتروبيا عالية.

وهذا يعني أن الإنتروبيا تزداد من حالة القصور الحراري  إلى الماضي والمستقبل. على عكس ما قد تتخيله ، فإن الانتروبيا الديناميكية الحرارية تزداد بمرور الوقت لا تعطينا الاتجاه المفضل في الوقت المناسب بعد كل شيء. و بالتالي تبدو حجة بولتزمان نظرية مقنعة للغاية. ،لكنها تلاقي الكثير من الانتقادات خصوصا إذا أردنا تطبيقها على أنفسنا .

هذا هو اقتراح أدمغة بولتزمان ، الذي ظهر لأول مرة تحت هذا الاسم في عمل أندرياس ألبريشت ولورنزو سوربو.

فرضية عقول بولتزمان و الفيزياء

تخبرنا حجة بولتزمان الأصلية أن النظام الحراري عند التوازن سوف يتقلب في نهاية المطاف بعيدًا عن التوازن ، وأن التقلبات الكبيرة جدًا ممكنة ، على الرغم من احتمال ضئيل للغاية.كان هذا كافيا لنظرياته  لإثبات توافق الديناميكا الحرارية العادية والفيزياء القابلة للانعكاس الزمني ، كان كل ما يحتاجه هو حالات إنتروبيا منخفضة تنشأ كتقلبات ، مع ماضي إنتروبيا أعلى ومستقبل.

تتجاوز الخطوة الإضافية التقلبات من التوازن الحراري الذي ينتج حالة إنتروبيا منخفضة. هو أن حالة الإنتروبيا المنخفضة يجب أن تكون واحدة مثل الدولة التي نحن فيها الآن. قد يكون الوجود المؤقت للدماغ مثل دماغنا. أو قد يكون جزءًا أكبر من الكون يشبه عالمنا تمامًا، مع وجود مراقبين حساسين جسديين. و يتطلب أن تكون حالة انتروبيا منخفضة معينة مثل هذه يمكن أن تنتج عن طريق التقلب أكثر من وجود حالة حرارية متقلبة من التوازن. نحن بحاجة إلى مزيد من الحجج لإثبات أن هذا النوع الخاص من الحالات يمكن أن ينشأ عن التقلبات الحرارية. و بالتالي يمكن استخلاص فرضيتين :

النتيجة المألوفة للميكانيكا الإحصائية هي نظرية بوانكاريه المتكررة. يخبرنا أن تطور الوقت للنظام الحراري سيعيد النظام في النهاية إلى منطقة صغيرة تعسفية من نقطة انطلاقه. ومن ثم، إذا كان من الممكن في أي وقت أن يكون لدينا عالم به مراقبون مثلنا، فعندئذ، حتى لو تدهورنا حراريًا، مع مرور الوقت، سيتم إعادة تشكيلنا قريبًا بما فيه الكفاية؛ وسيحدث غالبًا إلى ما لا نهاية في وقت لا نهائي.

تنبع هذه الفرضية من حقيقة أن العقول مثل أدمغتنا يمكن أن تنشأ ، كما نعتقد ، من خلال العمليات التطورية العادية. نظرًا لأنها تنشأ من خلال هذه العمليات فقط في سياق بيئات مضيافة أكبر ، فإن حجة التكرار يمكن أن تعطينا فقط تكرار هذه السيناريوهات الأكبر.هذه الحجة المتكررة لا يمكن أن تعطينا أدمغة معزولة موجودة لحظات ، حيث سيتعين علينا أن نفترض إمكاناتها في المقام الأول. وهذا سيجعل الحجة دائرية.

يعتقد أن دماغًا منعزلاً أو عالمًا به مراقبون حساسون مثلنا سوف يتحلل حراريًا بمرور الوقت إلى موت حراري نهائي متوازن. إذا كانت فيزياؤنا الدقيقة قابلة للانعكاس الزمني، فيمكن أن تحدث العملية العكسية: يمكن أن تتطور حالة التوازن الحراري في الاتجاه العكسي إلى دماغ معزول أو عالم به مراقبون حساسون مثلنا. سوف تظهر على أنها تقلبات غير محتملة للغاية من التوازن الحراري.

بمجرد أن نطرح هذه الحجج بشكل صريح، من السهل أن نرى أنها هشة للغاية.ويجب إيجاد حجج وبراهين عليها.

عكس الوقت في فرضية بولتزمان

من المفترض أن الفزياء دقيقة و يمكن عكسها بمرور الوقت لكن حسب بولتزمان سيصبح الأمر غير منطقي  . أولاً ، التفاعل الضعيف في فيزياء الجسيمات ليس  له انعكاس ثابت في الوقت . قد يتساءل المرء ما إذا كان مجرد تفاعل “ضعيف” يمكن أن يكون له أهمية. بل له أهمية لأن حجج عكس  الوقت تتطلب  فيزياء قابلة للانعكاس الزمني.

إذا فشلت هذه القابلية للعكس ، فلا يمكن تثبيت الحجة. بالمقابل ، لا يمكننا أن نجادل عموما ضد احتمال وجود آلة حركة دائمة إذا كان لقانون الحفاظ على الطاقة استثناءات ، حتى لو كانت ضعيفة.حول ما إذا كان التفاعل الضعيف يؤثر على الأنظمة البيولوجية ، تذكر أن التفاعل الضعيف يتوسط في الاضمحلال الإشعاعي. يمكن أن يسبب النشاط الإشعاعي طفرات جينية ويمكن أن تظهر هذه الطفرات بشكل أساسي في تاريخ تطوري معين. وبالتالي لا يمكننا أن نطمئن إلى أن تاريخ التطور يمكن أن يسير في الاتجاه المعاكس.

هذه الفيزياء ليست قابلة لعكس الوقت.ثانيًا ، يتضمن الحساب القياسي للقياس الميكانيكي الكمي انهيارًا لا رجعة فيه لموجة الكم على القياس. إذا كان هذا الانهيار عملية حقيقية، فإن الفيزياء الدقيقة بعيدة جدًا عن انعكاس الزمن الثابت. لذلك لا يزال القياس الكمي موضوعًا محل جدل ساخن في فلسفة الفيزياء ولا زال هناك العديد من الفرضيات تتطلب الكثير من العمل.