Universen, die „kosmische Gehirne“ hervorbringen, gehören auf den Müllhaufen

Von Anil Ananthaswamy

Frédéric Lecloux/Agence VU/Camerapress

Vertrauen Sie Ihren Sinnen. Jede Theorie, in der bizarre Gehirne zufällig auftauchen, kann keine gültige Beschreibung des Universums sein.

Das mag offensichtlich erscheinen, aber solche bewussten Beobachter, Boltzmann-Gehirne genannt, sind in bestimmten Versionen der Kosmologie unvermeidlich. Eine neue Arbeit, die behauptet, solche Theorien zu verbannen, legt nicht nur nahe, dass Ihr Gehirn keine solche Seltsamkeit ist, sondern sagt uns auch, welche Rahmen für den Kosmos am solidesten sind.

Die Vorstellung eines Boltzmann-Gehirns beruht auf der Idee des Physikers Ludwig Boltzmann aus dem 19. Jahrhundert, dass die Entropie eines geschlossenen Systems – ein Maß für seine Unordnung – immer zunimmt. Es gibt weitaus mehr Möglichkeiten, ungeordnet zu sein, als geordnet, so dass es viel wahrscheinlicher ist, dass sich das System in Richtung Unordnung bewegt. Aber es gibt immer eine infinitesimale Wahrscheinlichkeit, dass ein System plötzlich von Unordnung zu Ordnung wechselt.

Außerdem wissen wir, dass sich die Expansion unseres Universums beschleunigt, und die Standardmeinung ist, dass die mysteriöse dunkle Energie dafür verantwortlich ist. Wenn die dunkle Energie über die gesamte Zeit hinweg konstant bleibt, wird sich das Universum ewig ausdehnen.

„Wenn man buchstäblich ewig warten kann, wird im Grunde alles Mögliche fluktuierend ins Dasein treten“, sagt Sean Carroll vom California Institute of Technology in Pasadena. Dazu gehören auch Boltzmann-Gehirne.

Die Idee ist, dass bei unendlicher Zeit mehr Gehirne fluktuieren als sich entwickeln, so dass die meisten bewussten Beobachter das Ergebnis von Fluktuationen wären. In einem so alten Universum stehen die Chancen also gut, dass auch wir solche Gehirne sind.

Carroll ist kein Fan von Boltzmann-Gehirnen, und jetzt glaubt er zeigen zu können, dass sie eine Brücke zu weit sind.

Wenn unsere Gehirne spontan in die Existenz fluktuierten, so argumentiert er, dann müssen wir in einer sehr fernen Zukunft leben, da das Universum eine nahezu unendliche Zeit braucht, um solche Fluktuationen zu realisieren. Aber unsere Messungen deuten darauf hin, dass das Universum vor nur 14 Milliarden Jahren begann.

Diese Diskrepanz bedeutet, dass, wenn wir wirklich Boltzmann-Gehirne in einem alten Universum sind, auch unsere Wahrnehmungen verwirrt sind. „Wir hätten keinen Grund zu glauben, dass unsere Erinnerungen an die Vergangenheit korrekt sind“, sagt Carroll.

Er nennt dieses Paradox „kognitive Instabilität“: die Unfähigkeit, den eigenen Denk- und Erinnerungsprozessen zu vertrauen. Das sollte ausreichen, um solche Universen – und die kosmologischen Modelle, die sie hervorbringen – auszuschließen, sagt er (arxiv.org/abs/1702.00850).

Das hat Auswirkungen auf Theorien über dunkle Energie. Wenn zum Beispiel die dunkle Energie im Laufe der Zeit schwächer wird, könnte sich das Universum zusammenziehen und in einem „Big Crunch“ enden – und es würde nie alt genug werden, damit sich Boltzmann-Gehirne bilden können. Bleibt die dunkle Energie dagegen im Laufe der Zeit konstant, dann könnten irgendwann Boltzmann-Gehirne entstehen. Aber ob das Universum in der erforderlichen Weise fluktuiert, hängt von den Einzelheiten einer Theorie der Quantengravitation ab, die noch ausgearbeitet werden muss.

Wenn man diese Theorien, die zu Boltzmann-Gehirnen führen, verwirft, kann man zwischen konkurrierenden Ideen entscheiden, sagt Carroll. Auf dieser Grundlage ist es zum Beispiel vernünftig, dass das Universum auf eine große Krise zusteuert.

Raphael Bousso von der University of California in Berkeley hat sich über dieses Problem den Kopf zerbrochen und ist hin- und hergerissen über Carrolls Ideen.

„Wenn eine Theorie vorhersagt, dass die überwältigende Mehrheit der Beobachter Boltzmann-Gehirne sind, dann ist diese Theorie ausgeschlossen“, sagt er. Aber er glaubt, dass Carrolls Argument eine unnötige Mystik einführt. „

Dieser Artikel erschien im Druck unter der Überschrift „Reject universes that lead to cosmic brains“

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