Jesteś pewien, że istniejesz?

autorka: Sylwia Podolska

Zastanawiacie się pewnie, co mam na myśli poprzez pytanie zadane w tytule. Widzicie siebie, ludzi wokół, cały świat. Jak możecie nie istnieć? Skoro tego wszystkiego doświadczacie, musi być prawdziwe. Nie ma opcji, że Wszechświat w pewnym sensie wcale nie powinien powstać, bo jakieś tam prawo fizyki poddaje to w wątpliwość, a my żyjemy w Matrixie, co nie...? 

No... w gruncie rzeczy, może tak być. Albo i nie. W sumie to nikt nie wie, bo to tylko teoria, ale jest pewne, że Wielki Wybuch kryje w sobie nieco sprzeczności, które ktoś kiedyś postanowił wyjaśnić za pomocą jednej z najbardziej szalonych koncepcji, jakie możecie sobie wyobrazić. 

Druga zasada termodynamiki 

Ma ona naprawdę wiele sformułowań, ponieważ w miarę upływu lat coraz bardziej ewoluowała. Ja przedstawię jedynie to potrzebne do zrozumienia przez Was dalszej części mojej naukowej gadaniny. 

Zasada ta mówi między innymi o tym, że entropia żadnego układu zamkniętego lub izolowanego nigdy nie zmaleje spontanicznie, może w ten sposób jedynie rosnąć lub pozostawać stała. Najprościej mówiąc, entropia (piękna nazwa, co nie?) to miara nieporządku układu. Ogółem cały nasz Wszechświat nieustannie dąży do zwiększenia entropii, co widać na przykładzie wielu samorzutnie zachodzących procesów, w tym tych dobrze wam znanych. 

Jeśli na przykład zostawicie poza zamrażarką biedną kostkę lodu, skazaną na okrucieństwo losu, w końcu stopnieje. Już sama zmiana stanu skupienia decyduje o zwiększeniu entropii. 

W końcu przykładowo w cieczy cząsteczki poruszają się bardziej chaotycznie i są mniej uporządkowane niż te tworzące ciało stałe, co jednoznacznie wskazuje na to, że woda w stanie ciekłym będzie charakteryzować się większą entropią niż kostka lodu. 

(Źródło: Zintegrowana Platforma Edukacyjna)

Warto też zauważyć, że przy topnieniu temperatura tej kostki dopasowuje się do temperatury powietrza w danym pomieszczeniu, bo przyjmuje ona ciepło z otoczenia. To także determinuje wzrost entropii — temperatura jest miarą energii kinetycznej cząsteczek, która z kolei jest wprost proporcjonalna do prędkości. Jeśli temperatura cząsteczek będzie wyższa, będą się one szybciej poruszać, a charakter tego ruchu stanie się bardziej chaotyczny, nieuporządkowany. 

Przepływ ciepła w drugą stronę co prawda nie kłóciłby się z zasadą zachowania energii i jest możliwy (tylko że nigdy nie zajdzie samorzutnie). W końcu w tej zasadzie chodzi głównie o to, że jeśli ciało ma jakąś określoną energię, to w układzie izolowanym może ona zostać prawie w całości przekazana do innego ciała lub zamieniona niemal całkowicie w inny jej rodzaj. To, że ciepło płynęłoby w drugą stronę, miałoby niewielkie znaczenie. Mimo wszystko nigdy nie dojdzie do tego samoistnie, gdyż jedynie poprzez przepływ ciepła od ciała cieplejszego do chłodniejszego jest możliwe ustalenie się stanu równowagi termodynamicznej. Czyli, wracając do naszego przykładu należy stwierdzić, że jeśli ciepło przepływa od powietrza do kostki i zimna kostka staje się coraz cieplejsza, a powietrze traci ciepło, bo zostaje ono wykorzystane na stopienie kostki, ich temperatury w końcu się wyrównają i przestaną wymieniać ze sobą energię. 

Gdyby natomiast kostka miała zacząć przekazywać energię do powietrza, okazałoby się, że i tak już zimna kostka staje się jeszcze zimniejsza, a powietrze tylko coraz cieplejsze... temperatura kostki maleje, powietrza rośnie, i gdzie tu równowaga? Nie ma. I nigdy by nie zaistniała. 

Czy żyjemy w Matrixie? 

Czy naukowcy mają na to jakiekolwiek dowody? Póki co, żadnych. Są jedynie teorie. 

Na dwie z nich wpadł fizyk Ludwig Boltzmann. Zajmował się on fizyką teoretyczną, głównie termodynamiką. Z kolei na podstawie jego rozważań w późniejszych latach rozwinęła się koncepcja dziś określana mianem mózgu Boltzmanna.

(Źródło: Inne Medium)

Jego przemyślenia zaczynają się właśnie od drugiej zasady termodynamiki, bo w jej kontekście można dostrzec parę nieścisłości związanych z powstaniem naszego Wszechświata. 

Po pierwsze, entropia układu zamkniętego lub izolowanego nigdy nie maleje sama z siebie, prawda? W takim razie jakim cudem z nieuporządkowanej anarchii cząstek powstałej w Wielkim Wybuchu otrzymaliśmy uporządkowane gwiazdy, planety, galaktyki? Jak to się stało, że entropia zmalała, mimo że powinna wzrosnąć lub utrzymywać się na stałym poziomie? Żeby wszystko się zgadzało, entropia otoczenia Wszechświata musiałaby rosnąć, wtedy całkowita zmiana entropii tego układu (Wszechświata i jego otoczenia) mogłaby pozostać stała. Tylko czy Wszechświat jest układem otwartym? 

Problem w tym, że to kwestia sporna i do końca nie wiadomo. Z jednej strony, od razu na myśl się nasuwa, że przecież nie ma on otoczenia, ale z drugiej… czy możemy być tego pewni? No niezbyt. Potrzebujemy tę tezę udowodnić lub obalić, a na razie nie mamy takiej możliwości. Póki co, przyjmuje się, że Wszechświat to układ izolowany, lecz nie należy przytakiwać temu stwierdzeniu ze stuprocentową pewnością. Mimo to, wszelkie kwestie będziemy rozpatrywać właśnie w oparciu o to ustalenie. 

(Źródło: Odkrywanie Neutrin, Wydział Fizyki UW)

Po drugie, jak to jest możliwe, że w efekcie losowych mechanizmów kwantowych powstało coś tak rozbudowanego? Czy mogło to być zwyczajnie pomyślne zrządzenie losu? Sęk w tym, że jest to dość wątpliwe. Potrzebujemy racjonalnego wyjaśnienia, dlaczego zdarzenie tak mało prawdopodobne mimo wszystko doszło do skutku. 

W 1896 roku Boltzmann zaproponował dwa rozwiązania: albo Wszechświat po prostu zaczął istnieć w stanie wysoko uporządkowanym, albo zwyczajnie wciąż tkwi w nieuporządkowanej formie. To pierwsze do dziś jest uważane za poprawne, choć nie wiadomo do końca, jak do tego doszło. Z kolei co do drugiego, ta nieuporządkowana forma może doprowadzić do powstania dosłownie czegokolwiek, jeśli tylko damy sobie wystarczająco dużo czasu. Bo prawda jest taka, że dysponując nieograniczonym czasem i przestrzenią, jesteśmy w stanie doprowadzić do skutku nawet najmniej prawdopodobne wydarzenie. 

Skąd jednak pewność, że Wszechświat w ogóle istnieje w tej formie, którą znamy i którą widzimy? Co to znaczy, że coś istnieje? Powiecie zapewne, że istnieje to, czego możemy doświadczyć, co możemy poczuć, usłyszeć, zobaczyć. Ale skąd wiecie, że to jest prawdziwe? To, że widzicie świat w ten, a nie inny sposób, nie musi oznaczać, że on faktycznie taki jest. Nie macie możliwości wyjścia ze swojej głowy i sprawdzenia, jak świat wygląda naprawdę. To, co widzicie, to jest tylko Wasz obraz. I tylko istnienia owego obrazu możecie być pewni. 

Co to ma wspólnego z entropią? Ano to, że być może postrzegamy świat jako wysoko uporządkowany, choć wcale taki nie jest. To tylko nasze indywidualne wrażenie, które nie musi być zgodne z rzeczywistością, obecne jedynie w umyśle. Być może Wszechświat nie tyle nie istnieje w uporządkowanej formie, co nie istnieje w ogóle, a nam jedynie zdaje się, że mamy z nim do czynienia. Powstanie w opisanym przez Boltzmanna nieuporządkowanym chaosie jednostek tak widzących rzeczywistość jest o wiele bardziej prawdopodobne niż zaistnienie naszego Wszechświata, bowiem nie posiadają nic poza swoją samoświadomością. Ten właśnie koncept określamy mianem mózgu Boltzmanna. 

Sam fizyk zdaje się iść jeszcze dalej, zastanawiając się, czy nie tylko to, czego doświadczamy, ale i to, co pamiętamy jest wyłącznie iluzją. A może tak naprawdę nigdy nie istnieliśmy? Może nie jesteśmy... prawdziwi?

I tutaj Was uspokajam. Istniejecie. Ja też. Nawet jeśli żyjemy w symulacji, to przecież ta symulacja musi istnieć. Także to, że istniejemy, jest niemal pewne. Pozostaje tylko kwestia, w jaki sposób istniejemy. Czy żyjemy, czy śnimy. 

Kontrowersje 

(Źródło: Inne Medium) 

Tak się składa, że praktycznie żaden z naukowców nie bierze na poważnie mózgu Boltzmanna. Schody zaczynają się jednak w trakcie ich spekulacji o wieczności i powstaniu Wszechświata, gdyż wówczas nie da się go zwyczajnie ominąć, choćby nie wiadomo jak się zapierało. Jak już wspomniałam, powstanie Wszechświata, którego entropia by sobie tak po prostu malała, jest co najmniej dziwne, a mózg Boltzmanna to tłumaczy… ale czy na pewno? 

Czy ma on w ogóle sens? Zależy, z której strony na to patrzymy. Istnieją argumenty zarówno za jego istnieniem, jak i przeciw niemu. Jak zaznaczyłam wyżej, nie ma żadnych namacalnych dowodów na słuszność tej teorii, póki co nie da się jej sprawdzić doświadczalnie i jest kompletnie abstrakcyjnym bytem. Właśnie to sprawia, że zarówno trudno ją sensownie podważyć, jak i udowodnić. Bo jeśli jesteśmy mózgami Boltzmanna, nie mamy możliwości zobaczenia innego Wszechświata. Jedyne, co nam pozostało, to próbować opierać się na czysto teoretycznych rozważaniach, przynajmniej na razie. 

Argumentami przemawiającymi za istnieniem mózgów Boltzmanna mogą być właśnie te uprzednio przeze mnie przedstawione. Wszechświat jest wysoko uporządkowany, mimo że nie powinien być, a takie założenia tłumaczą nieścisłości związane z drugą zasadą termodynamiki. Czy jest jednak możliwe, że zawierają pewne dziury i nie są do końca przekonujące? 

Cóż, koncept ten można określić jako pewien paradoks, podważający znane nam fakty. Teza mówiąca, że jesteśmy mózgami Boltzmanna prowadzi do sprzeczności, która najwyraźniej sugeruje, że ewolucja to bujda i wszyscy biolodzy kłamią. Nagle się okazuje, że tak właściwie zdecydowana większość tego, co widzimy na co dzień, wcale nie jest efektem znanych nam mechanizmów, takich jak Wielki Wybuch czy ewolucja, a jeżeli nawet jest, to najwyraźniej nie

znamy wystarczająco dobrze tych zjawisk. Właśnie w ten sposób wszystko, co wydawało nam się jasne, zostaje zakwestionowane. Jest to co prawda możliwe, lecz aktualnie nie mamy jeszcze dowodów, zatem to tylko spekulacje. W tym wypadku, w zależności od tego, co być może kiedyś odkryjemy, dowiemy się wreszcie prawdy o tym, co nas otacza. 

Przeciwnicy mózgu Boltzmanna argumentują też, że gdybyśmy wszyscy, łącznie z całą resztą świata byli efektem losowych zdarzeń kwantowych, raczej, jako ludzie nie posiadalibyśmy spójnych wspomnień. Istniałaby większa szansa na to, że w naszej pamięci znajdowałyby się losowe, niechronologiczne zdarzenia z naszego życia, informacje, myśli. A jednak wcale tak nie jest. Nasza pamięć jest wysoko uporządkowana. Potrafimy ustalić chronologiczny przebieg wydarzeń, których doświadczyliśmy, na dodatek układają się one w logiczną całość, podobnie jak na przykład wiedza niezbędna do ważnego sprawdzianu. A to jest niezgodne z całym konceptem. 

Jak więc widzicie, mózg Boltzmanna może istnieć, może też nie istnieć, a może być ich więcej niż jeden. Dopóki jest to wyłącznie teoria, nie przekonamy się, jak jest naprawdę. Chociaż kto wie? Teorią też można zajść daleko, w czym utwierdzają nas wybitni fizycy teoretyczni. Może zwyczajnie nie mamy jeszcze odpowiednich narzędzi, aby znaleźć odpowiedź? 

I może kiedyś nam się to wreszcie uda? 

Źródła: 

“Jak bardzo możliwe jest niemożliwe?”,https://m.youtube.com/watch?v=O8YMzhSTOa4 

“Mózg Boltzmanna”, https://pl.m.wikipedia.org/wiki/M%C3%B3zg_Boltzmanna 

“Czy jesteś mózgiem Boltzmanna? Dlaczego nic we Wszechświecie nie może być rzeczywiste”, https://pl.gov-civ-guarda.pt/are-you-boltzmann-brain

“Philip Goff: Czy Wszechświat jest świadomym umysłem?”, https://filozofuj.eu/philip-goff-czy-wszechswiat-jest-swiadomym-umyslem/ 

“Entropia”, https://zpe.gov.pl/a/przeczytaj/DPwOqvxkp 

“Od jakich czynników zależy wartość entropii?”, https://zpe.gov.pl/a/przeczytaj/D12HZplpJ 

“Jak brzmi druga zasada termodynamiki?”, https://zpe.gov.pl/b/jak-brzmi-ii-zasada-termodynamiki/PueNuGNVi 

“Entropia: wszystko dąży do nieuporządkowania”, https://pasco.com.pl/3-entropia-wszystko-dazy-do-nieuporzadkowania/

“Nie tylko hipoteza symulacji, czyli sceptycznie o rzeczywistości”, https://iviter.pl/nauka/nie-tylko-hipoteza-symulacji-czyli-sceptycznie-o-rzeczywistosci 

“Biotermodynamika – podstawy termodynamiki stosowane do opisu procesów biologicznych”, https://www.umb.edu.pl/photo/pliki/WF_jednostki/zaklad-chemii-fizycznej/biotermodynam ika.pdf