Universer, der frembringer ‘kosmiske hjerner’, bør smides på lossepladsen

Af Anil Ananthaswamy

Frédéric Lecloux/Agence VU/Camerapress

Trods dine sanser. Enhver teori, der lader bizarre hjerner poppe tilfældigt op i eksistens, kan ikke være en gyldig beskrivelse af universet.

Det kan virke indlysende, men sådanne bevidste observatører, kaldet Boltzmann-hjerner, er uundgåelige i visse versioner af kosmologien. Nyt arbejde, der hævder at forvise sådanne teorier, tyder ikke kun på, at din hjerne ikke er så mærkelig, men fortæller os også, hvilke rammer for kosmos der er de mest solide.

Begrebet om en Boltzmann-hjerne bygger på 1800-tallets fysiker Ludwig Boltzmanns idé om, at entropien i et lukket system – et mål for dets uorden – altid stiger. Der er langt flere måder at være uordnet på end ordnet, så det er meget mere sandsynligt, at systemet vil bevæge sig i retning af uorden. Men der er altid en infinitesimal sandsynlighed for, at et system pludselig vil svinge fra uorden til orden.

Dertil kommer, at vi ved, at udvidelsen af vores univers accelererer, og standardopfattelsen er, at det er den mystiske mørke energi, der er ansvarlig. Hvis den mørke energi forbliver konstant gennem tiden, vil universet udvide sig for evigt.

“Hvis du bogstaveligt talt har evigt tid til at vente, vil du få stort set alle mulige ting, der fluktuerer til eksistens,” siger Sean Carroll fra California Institute of Technology i Pasadena. Det omfatter Boltzmann-hjerner.

Tanken er, at hvis man giver uendelig tid, vil flere hjerner fluktuere til eksistens end udvikle sig, så de fleste bevidste observatører vil være et resultat af fluktuationer. I et så gammelt univers er der derfor gode chancer for, at vi også er sådanne hjerner.

Carroll er ikke fan af Boltzmann-hjerner, og nu mener han, at han kan vise, at de er en bro for langt.

Hvis vores hjerner spontant fluktuerede til eksistens, mener han, at vi må leve i en meget fjern fremtid, da universet har brug for en næsten uendelig tid for at sådanne fluktuationer kan blive en realitet. Men vores målinger tyder på, at universet begyndte for blot 14 milliarder år siden.

Denne uoverensstemmelse betyder, at hvis vi virkelig er Boltzmann-hjerner i et gammelt univers, så er vores opfattelser også forvirrede. “Vi ville ikke have nogen grund til at tro, at vores erindringer om fortiden er korrekte,” siger Carroll.

Han kalder dette paradoks for “kognitiv ustabilitet”: den manglende evne til at stole på ens egne ræsonnementer og hukommelsesprocesser. Det burde være nok til at udelukke sådanne universer – og de kosmologiske modeller, der producerer dem, siger han (arxiv.org/abs/1702.00850).

Dette har konsekvenser for teorier om mørk energi. Hvis mørk energi for eksempel svækkes med tiden, kunne universet trække sig sammen og ende i et “big crunch” – og det ville aldrig blive gammelt nok til, at Boltzmann-hjerner kunne dannes. Hvis den mørke energi i stedet er konstant over tid, kan Boltzmann-hjerner opstå på et tidspunkt. Men om universet vil fluktuere på den nødvendige måde afhænger af detaljerne i en teori om kvantetyngdekraften, som endnu ikke er udarbejdet.

Det kan hjælpe os med at vælge mellem konkurrerende idéer, hvis vi kaster de teorier ud, der fører til Boltzmann-hjerner, siger Carroll. På det grundlag er det rimeligt, at universet f.eks. kan være på vej mod et big crunch.

Raphael Bousso ved University of California i Berkeley har vredet sin hjerne over dette problem og er splittet over Carrolls idéer.

“Hvis en teori forudsiger, at det overvældende flertal af observatører er Boltzmann-hjerner, så er den teori udelukket,” siger han. Men han mener, at Carrolls argument introducerer en unødvendig mystik. “Der er ikke behov for smarte begreber som ‘kognitiv ustabilitet’.”

Denne artikel er udkommet i trykken under overskriften “Afvis universer, der fører til kosmiske hjerner”

Mere om disse emner:

• kosmologi