Universumit, jotka synnyttävät ”kosmisia aivoja”, pitäisi heittää romukoppaan

Anil Ananthaswamy

Frédéric Lecloux/Agence VU/Camerapress

Luottaa aisteihin. Mikään teoria, joka antaa omituisten aivojen ponnahtaa satunnaisesti esiin, ei voi olla pätevä kuvaus maailmankaikkeudesta.

Tämä saattaa tuntua itsestäänselvyydeltä, mutta tällaiset tietoiset havainnoitsijat, joita kutsutaan Boltzmannin aivoiksi, ovat väistämättömiä tietyissä kosmologian versioissa. Uusi työ, joka väittää karkottavansa tällaiset teoriat, ei ainoastaan viittaa siihen, että aivosi eivät olekaan niin kummalliset, vaan kertoo myös, mitkä kosmoksen kehykset ovat järkevimpiä.

Boltzmannin aivojen käsite perustuu 1800-luvun fyysikon Ludwig Boltzmannin ajatukseen, jonka mukaan suljetun systeemin entropia – epäjärjestyksen mitta – kasvaa aina. On paljon enemmän tapoja olla epäjärjestyksessä kuin järjestyksessä, joten on paljon todennäköisempää, että systeemi liikkuu kohti epäjärjestystä. On kuitenkin aina olemassa äärettömän pieni todennäköisyys, että systeemi vaihtelee yhtäkkiä epäjärjestyksestä järjestykseen.

Myös tiedämme, että maailmankaikkeutemme laajeneminen kiihtyy, ja vakionäkemys on, että salaperäinen pimeä energia on siitä vastuussa. Jos pimeä energia pysyy koko ajan vakiona, maailmankaikkeus laajenee ikuisesti.

”Jos sinulla on kirjaimellisesti ikuisuus aikaa odottaa, saat periaatteessa kaikki mahdolliset asiat heilahtelemaan olemassaoloon”, sanoo Sean Carroll Kalifornian teknologiainstituutista Pasadenasta. Tämä koskee myös Boltzmann-aivoja.

Ajatuksena on, että jos aikaa on ääretön määrä, enemmän aivoja vaihtelee kuin kehittyy, joten useimmat tietoiset havainnoitsijat olisivat vaihtelujen tulosta. Näin vanhassa maailmankaikkeudessa on siis todennäköistä, että mekin olemme tällaisia aivoja.

Carroll ei ole Boltzmann-aivojen kannattaja, ja nyt hän uskoo voivansa osoittaa, että ne ovat silta liian kaukana.

Jos aivomme fluktuoituivat spontaanisti olemassaoloon, hän perustelee, meidän on elettävä hyvin kaukaisessa tulevaisuudessa, koska maailmankaikkeus tarvitsee lähes äärettömän ajan, jotta tällaiset fluktuoinnit voisivat toteutua. Mutta mittaustemme mukaan maailmankaikkeus alkoi vain 14 miljardia vuotta sitten.

Tämä ristiriita tarkoittaa, että jos todella olemme Boltzmannin aivoja vanhassa maailmankaikkeudessa, myös havaintokykymme on hämmentynyt. ”Meillä ei olisi mitään syytä uskoa, että muistomme menneisyydestä ovat tarkkoja”, Carroll sanoo.

Hän kutsuu tätä paradoksia ”kognitiiviseksi epävakaudeksi”: kyvyttömyydeksi luottaa omiin päättely- ja muistiprosesseihin. Tämän pitäisi riittää sulkemaan pois tällaiset universumit – ja kosmologiset mallit, jotka tuottavat niitä, hän sanoo (arxiv.org/abs/1702.00850).

Tällä on vaikutuksia pimeän energian teorioihin. Jos esimerkiksi pimeä energia heikkenee ajan myötä, maailmankaikkeus voisi supistua ja päätyä ”suureen romahdukseen” – eikä se koskaan tulisi tarpeeksi vanhaksi Boltzmannin aivojen muodostumiseen. Jos pimeä energia sen sijaan pysyy ajan mittaan vakiona, Boltzmannin aivoja voisi lopulta syntyä. Mutta se, vaihteleeko maailmankaikkeus tarpeellisella tavalla, riippuu kvanttigravitaatioteorian yksityiskohdista, joita ei ole vielä selvitetty.

Sellaisten teorioiden, jotka johtavat Boltzmannin aivoihin, hylkääminen voi auttaa meitä päättämään kilpailevien ideoiden välillä, Carroll sanoo. Tältä pohjalta on järkevää, että maailmankaikkeus saattaa olla esimerkiksi matkalla kohti suurta kriisiä.

Raphael Bousso Kalifornian yliopistosta Berkeleyssä on pohtinut tätä ongelmaa, ja hän suhtautuu Carrollin ajatuksiin ristiriitaisesti.

”Jos jokin teoria ennustaa, että ylivoimainen enemmistö havaitsijoista on Boltzmannin aivoja, se teoria on poissuljettu”

, hän sanoo. Mutta hänen mielestään Carrollin väite tuo tarpeetonta mystiikkaa. ”Sellaisia hienoja käsitteitä kuin ’kognitiivinen epävakaus’ ei tarvita.”

Tämä artikkeli ilmestyi painettuna otsikolla ”Hylkää universumit, jotka johtavat kosmisiin aivoihin”

Lisää näistä aiheista:

• kosmologia

…