Giới thiệu tóm tắt về Lý thuyết bộ não của Boltzmann

Định luật thứ hai của nhiệt động lực học phát biểu rằng độ rối loạn (entropy) của một hệ cô lập sẽ tăng theo thời gian. Nguyên tắc này rất cơ bản trong cuộc sống của chúng ta đến nỗi nhiều người thậm chí có thể không nhận thức được nó, nhưng đó là lý do chẳng hạn như một quả trứng có thể trở thành trứng bác, nhưng chúng ta chưa bao giờ thấy trứng bác đột nhiên tập hợp lại thành một quả trứng. Ludwig Boltzmann giải thích sự tăng entropy liên tục bằng cách phát biểu rằng các hạt chuyển động ngẫu nhiên luôn có sẵn nhiều sự sắp xếp mất trật tự hơn những hạt có trật tự, đó là lý do tại sao toàn bộ hệ thống có nhiều khả năng đi đến trạng thái mất trật tự hơn là trạng thái có trật tự. Vì Vũ trụ cũng là một hệ cô lập nên entropy của nó cũng không ngừng tăng lên. Điều này ngụ ý rằng vào thời kỳ sơ khai của thế giới, Vũ trụ ở trạng thái "siêu trật tự". Nhưng Vũ trụ đã hình thành như thế nào?

Các mô hình khoa học hiện nay có thể mô tả lịch sử của Vũ trụ từ thời điểm xảy ra Vụ nổ lớn. Câu hỏi quan trọng nhất là: điều gì đã xảy ra vào thời điểm Vụ nổ lớn? Theo lý thuyết được chấp nhận rộng rãi nhất, Vũ trụ đơn giản phát sinh từ hư không, vì cơ học lượng tử cho phép xảy ra điều đó, mặc dù xác suất rất thấp. Do đó, Vũ trụ xuất hiện từ hư vô trong trạng thái siêu trật tự này. Kể từ đó, nó ngày càng mở rộng và entropy của nó ngày càng tăng. Nhưng nếu Vũ trụ có thể xuất hiện từ hư vô thì tại sao bộ não con người lại không thể xuất hiện từ hư vô theo cách tương tự?

Đây là bản chất của Lý thuyết bộ não Boltzmann . Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn, độc giả thân mến, là một bộ não xuất hiện từ hư không? Bộ não này được tạo ra vào thời điểm này và chứa đựng tất cả những ký ức bạn đã trải qua. Bạn tin rằng bạn đã sống được nhiều năm, nhưng trên thực tế, bạn được sinh ra vào thời điểm này và tất cả ký ức của bạn đều là giả. Hơn nữa, rất có thể trong khoảnh khắc tiếp theo, bạn sẽ bị nuốt chửng bởi hư vô mà từ đó bạn đã xuất hiện. Bạn có thể chứng minh bằng mọi cách rằng bạn không phải là một bộ não Boltzmann như vậy không? Đó là một lý thuyết điên rồ và đáng sợ phải không? Lý thuyết về một Vũ trụ xuất hiện từ hư không đáng tin hơn nhiều so với lý thuyết về một bộ não xuất hiện từ hư vô. Nhưng có một vấn đề nhỏ. Vũ trụ hiện tại của chúng ta chứa đầy bộ não.

Có hàng tỷ người trên Trái đất, mỗi người có bộ não và ý thức riêng. Vì vũ trụ đã tồn tại hàng tỷ năm nên hiện tại nó đang ở trạng thái hỗn loạn hơn (entropy cao hơn) nhiều so với thời kỳ đầu. Chúng ta cũng biết rằng điều gì đó càng phức tạp thì càng ít có khả năng xuất hiện từ hư không. Dựa trên điều này, khả năng một bộ não xuất hiện từ hư vô có nhiều khả năng xảy ra hơn là một vũ trụ có các thiên hà, hệ mặt trời và hàng tỷ bộ não có thể làm được điều đó. Do đó, thuần túy trên cơ sở thống kê, nhiều khả năng chúng ta là bộ não của Boltzmann và vũ trụ đối với chúng ta chỉ là một ảo ảnh chứ không phải toàn bộ vũ trụ đã phát sinh từ hư vô.

Tất nhiên, người ta có thể lập luận rằng hàng tỷ bộ não này không tự nhiên xuất hiện. Vũ trụ bắt đầu từ một điểm duy nhất và không ngừng giãn nở. Trong quá trình này, các ngôi sao và thiên hà được hình thành cũng như các hệ mặt trời với các hành tinh nơi sự sống có thể phát triển. Sự phát triển của não bộ là kết quả của hàng triệu năm tiến hóa. Sự tiến hóa của bộ não chúng ta là do các quy luật vật lý đơn giản và vô số sự kiện ngẫu nhiên, không thể so sánh với việc xuất hiện từ hư không. Tuy nhiên, có một phản hồi cho lập luận này mà tôi gọi là "Lý thuyết bộ não Boltzmann mềm".

Hãy tưởng tượng rằng thế giới, tương tự như vũ trụ hiện tại của chúng ta, bắt đầu bằng một Vụ nổ lớn. Tuy nhiên, do sự giãn nở liên tục, thay vì các ngôi sao và thiên hà, một cấu trúc có khả năng tính toán hình thành. Chúng ta có thể gọi nó là bộ não, nhưng nếu điều đó gây nhầm lẫn, chúng ta có thể coi nó là một dạng sống nguyên thủy. Theo thời gian, thực thể này tiến hóa và phát triển khả năng tự nhận thức. Chúng ta có thể xem đây là một loại “tiến hóa trừu tượng”. Nó trừu tượng bởi vì, thay vì những sinh vật sống, chính những suy nghĩ cạnh tranh với nhau. Về cơ bản, thực thể tồn tại trong trạng thái mơ liên tục. Nó không thể làm gì khác ngoài việc mơ vì không có gì khác tồn tại bên ngoài nó, vì nó chính là toàn bộ Vũ trụ. Đến một giai đoạn phát triển nhất định, ý thức thống nhất này phân chia thành nhiều ý thức song song, hơi giống sự phân chia tế bào. Một dạng Soft Boltzmann Brain như vậy không khác nhiều so với Vũ trụ của chúng ta.

Vũ trụ như chúng ta biết nó xuất hiện từ hư không. Chức năng của nó bị chi phối bởi các quy luật vật lý cơ bản và sự sống phát triển trong một thời gian dài nhờ quá trình tiến hóa. Kỳ lạ thay, Vũ trụ của chúng ta được điều chỉnh phù hợp cho sự sống. Nếu bất kỳ hằng số vật lý nào thậm chí hơi khác so với hiện tại thì sự sống thông minh mà chúng ta biết đã không thể phát triển. Lời giải thích được chấp nhận nhiều nhất cho sự tinh chỉnh này là có vô số vũ trụ, mỗi vũ trụ có các hằng số vật lý khác nhau. Chúng ta cảm nhận vũ trụ của mình đã được điều chỉnh tinh tế vì đó là vũ trụ duy nhất mà chúng ta biết. Đây là nguyên tắc nhân học .

Bộ não Boltzmann mềm mại cũng xuất hiện từ hư vô. Ban đầu, nó không thông minh và hoạt động của nó bị chi phối bởi các định luật vật lý đơn giản, tương tự như Vũ trụ của chúng ta. Vì bộ não Boltzmann này không có khả năng nhận thức thế giới bên ngoài (vì không có thế giới bên ngoài) nên nó tồn tại trong trạng thái mơ liên tục. Khi nó bắt đầu tự nhận thức và sau đó phân chia thành nhiều ý thức, nó bắt đầu kiểm tra bản thân và phát hiện ra rằng Vũ trụ (mà nó ảo giác) đã được điều chỉnh phù hợp cho sự sống, điều này là hiển nhiên vì nó đã tạo ra nó cho chính nó. Các ngôi sao và thiên hà ở xa đều là một phần của ảo giác, khiến nó trở thành một cấu trúc nhỏ hơn và đơn giản hơn nhiều so với Vũ trụ mà chúng ta biết hiện nay. Do đó, về mặt lý thuyết, nhiều khả năng một cấu trúc như vậy sẽ xuất hiện từ hư vô ngoài Vũ trụ (lãng phí) hiện được biết đến của chúng ta.

Có thể nào chúng ta thực sự là một phần của Bộ não Boltzmann mềm mại như vậy không? Nếu chúng ta nghĩ về nó, thực sự không có cách nào để bác bỏ điều này. Bất kỳ thí nghiệm nào chúng ta tiến hành trên thế giới mà chúng ta tự ảo tưởng sẽ có vẻ trở thành hiện thực vì chúng ta không thể vượt qua tâm trí của chính mình. (Một vài năm trước, tôi đã viết cả một bài báo về lý do tại sao không thể chứng minh rằng thế giới mà chúng ta biết là ảo giác.)

Lý thuyết não Boltzmann là một loại Giả thuyết mô phỏng . Theo Giả thuyết Mô phỏng, thực tế mà chúng ta biết chỉ là sự mô phỏng được tạo ra bởi một nền văn minh có công nghệ tiên tiến hơn, giống như trong bộ phim “Ma trận”. Giả thuyết Mô phỏng có thể đưa ra câu trả lời cho những thứ như sự tinh chỉnh của Vũ trụ, nhưng với tư cách là một lý thuyết sáng tạo, nó không mạnh bằng vì nó chỉ đơn giản đẩy vấn đề lên một tầm cao hơn. Chúng ta nhận được câu trả lời cho việc Vũ trụ của chúng ta đến từ đâu, nhưng một câu hỏi mới được đặt ra: những người tạo ra mô phỏng đến từ đâu?

Lý thuyết trí não Boltzmann đưa ra câu trả lời đơn giản cho câu hỏi này: máy tính mô phỏng Vũ trụ của chúng ta đơn giản xuất hiện từ hư không. (Ở đây, các từ "máy tính" và "bộ não" có thể thay thế cho nhau một cách tự do.)

Chỉ có một lập luận được đưa ra thành công chống lại Lý thuyết trí não của Boltzmann, mà Sean Carroll gọi là “ sự bất ổn về nhận thức ”. Tóm lại, lập luận là nếu Vũ trụ như chúng ta biết thực ra chỉ là ảo giác của Bộ não Boltzmann, thì chúng ta không thể sử dụng các định luật quan sát được ở đây để giải thích thế giới “bên ngoài”, vì chúng ta không thể biết gì về nó. Ví dụ, có thể định luật thứ hai của nhiệt động lực học không đúng với thế giới “bên ngoài” nên chúng ta không thể sử dụng nó để giải thích vũ trụ Boltzmann Brain. Tất nhiên, điều này không loại trừ khả năng chúng ta thực sự là một phần của Bộ não Boltzmann; nó chỉ đơn thuần nói rằng chúng ta không thể sử dụng định luật thứ hai của nhiệt động lực học để tranh luận ủng hộ nó.

Cuối cùng, tôi muốn giải quyết liệu có ích gì khi xem xét liệu Vũ trụ mà chúng ta đang sống có thực sự là Bộ não Boltzmann hay không.

Như tôi đã đề cập trước đây, không có cách nào để chứng minh hay bác bỏ điều này. Đó là tình huống tương tự như với giả thuyết mô phỏng. Chỉ có một câu hỏi có ý nghĩa: Chúng ta có thể hack mô phỏng không? Nếu không, và chúng ta không thể có ảnh hưởng gì đến thực tế “bên ngoài”, thì đối với chúng ta, mô phỏng là thực tế cuối cùng. Trong vũ trụ Soft Boltzmann Brain, thực tế về cơ bản là giao diện giữa các ý thức cá nhân; nó thực sự là một phần của những ý thức này và không tồn tại nếu không có chúng. Điều này có khả năng cho phép ý thức có tác động đến thực tế xung quanh chúng ta. Trong những ngày đầu của cơ học lượng tử, nhiều nhà khoa học, như Eugene Wigner, đã thực sự quan tâm đến việc nghiên cứu vấn đề này. Tuy nhiên, không có bằng chứng nào chứng minh điều này nên rất có thể chúng ta không thể tác động đến thực tại bằng ý thức của mình, hoặc ít nhất là không theo cách vi phạm các định luật vật lý.

Một hệ quả thú vị khác là nếu chúng ta sống trong một vũ trụ Soft Boltzmann Brain như vậy thì về cơ bản mọi người đều là những cá thể giống nhau, giống như trong câu chuyện “Quả trứng” của Andy Weir.

Thật khó để không nhận thấy rằng Lý thuyết Bộ não Soft Boltzmann giống với một khái niệm về Chúa, vì Bộ não Soft Boltzmann, giống như Chúa, đã tồn tại từ đầu thời gian và là toàn năng. Tuy nhiên, trong trường hợp này, Thiên Chúa không tách rời khỏi chúng ta. Chúng tôi là một với nó.

Tất nhiên, tôi thà để lại những suy đoán thần học cho các nhà thần học. Điều thú vị hơn nữa là một xã hội sẽ trông như thế nào khi nền tảng đạo đức bắt nguồn từ niềm tin rằng thế giới là một Bộ não Boltzmann mềm mại và tất cả chúng ta đều là một. Với thái độ như vậy và bớt cái tôi đi nhiều, thế giới có thể trở thành một nơi hạnh phúc và bền vững hơn nhiều.

Nhiều chuyên gia tin rằng sớm hay muộn chúng ta cũng sẽ đạt đến trạng thái kỳ dị về công nghệ. Theo Ray Kurzweil chẳng hạn, chúng ta sẽ có thể mô phỏng bộ não con người trên máy tính. Một khi công nghệ đạt đến điểm này, chúng ta sẽ không còn cần cơ thể vật chất nữa mà chỉ cần một chiếc máy tính điều khiển ý thức của chúng ta. Theo thời gian, chúng ta có thể biến toàn bộ hệ mặt trời thành một chiếc máy tính khổng lồ duy nhất, bộ não Matrioshka . Nhiều nhà khoa học coi trọng lý thuyết này đến mức họ tin rằng nó giải thích tại sao chúng ta không tìm thấy bằng chứng về các dạng sống thông minh ngoài Trái đất. Lý do chúng ta không tìm thấy người ngoài hành tinh là vì chúng ta tìm kiếm họ sai cách. Thay vì tìm kiếm những hành tinh có thể sinh sống được, chúng ta nên tìm kiếm những bộ não Matrioshka này. Nếu một loài ngoài hành tinh đến thăm chúng ta trong tương lai xa, họ sẽ tìm thấy một bộ não khổng lồ duy nhất với nhiều ý thức ít nhiều riêng biệt sống trong đó, giống hệt như Bộ não Boltzmann mềm.

Có thể hình dung rằng trong tương lai xa, loài người sẽ tồn tại như một bộ óc khổng lồ duy nhất, nhưng cũng có thể chúng ta đã tồn tại theo cách này rồi. Mặc dù chúng ta chưa tìm hiểu thêm về thế giới xung quanh nhưng sau khi hiểu về Lý thuyết bộ não Boltzmann, chúng ta có thể nhìn nó hơi khác một chút. Dù thế nào đi nữa, việc chiêm nghiệm như vậy luôn luôn thú vị và vui vẻ. Tôi hy vọng bạn cũng cảm thấy như vậy khi kết thúc bài viết này. Chúc bạn suy ngẫm vui vẻ...