Was sind Boltzmann-Gehirne?

 

Das Konzept des Boltzmann-Gehirns, benannt nach dem österreichischen Physiker Ludwig Boltzmann, ist ein Gedankenexperiment in der Kosmologie, das die statistische Physik und den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik betrifft. Dieses Hauptsatz besagt, dass die Entropie in einem geschlossenen System nicht abnehmen kann. Boltzmann argumentierte, dass es in einem unendlichen Universum wahrscheinlich ist, dass sich aus einem Zustand maximaler Entropie ein "Boltzmann-Universum" entwickeln könnte, in dem ein denkendes Gehirn existiert, das solche Überlegungen anstellt. Dieses Gehirn, das Boltzmann-Gehirn, könnte theoretisch alles außerhalb seiner selbst als Illusion betrachten, was sogar wahrscheinlicher erscheint als die Existenz vieler denkender Gehirne in einem komplexen Universum.

Das Boltzmann-Gehirn stellt eine Reductio ad absurdum dieser Idee dar, da es impliziert, dass das gesamte Universum außerhalb dieses Gehirns nicht existieren müsste. In Theorien, die Boltzmann-Gehirne zulassen, befindet sich die Mehrheit dieser Gehirne in einem ungeordneten Zustand, im Gegensatz zu unserer Beobachtung einer geordneten Welt mit niedriger Entropie. Um dies mit den Gesetzen der Thermodynamik und unseren Beobachtungen in Einklang zu bringen, muss die Existenz der Boltzmann-Gehirne umgangen werden. Boltzmann schlug vor, dass das Universum mit ungewöhnlich niedriger Entropie begann (Vergangenheits-Hypothese), eine Idee, die von anderen Physikern wie Richard Feynman und Roger Penrose diskutiert wurde.

Das Boltzmann-Gehirn Problem ist auch mit dem Problem des "Zeitpfeils" verbunden. Obwohl die physikalischen Gesetze zeit-symmetrisch sind, beobachten wir irreversible Prozesse. Boltzmanns Lösung war, dass das Universum einmal einen Zustand sehr niedriger Entropie hatte und seitdem irreversible Prozesse stattfinden, da die Entropie zunimmt. Der erste Lösungsvorschlag Boltzmanns wird jedoch durch das Problem der Boltzmann-Gehirne infrage gestellt, da es unwahrscheinlich ist, dass in einem solchen Szenario ein geordnetes Universum beobachtet wird. Der zweite Vorschlag, dass das Universum nach dem Urknall einen Zustand niedriger Entropie hatte, wird zwar nicht durch das Boltzmann-Gehirn Problem beeinträchtigt, hat aber andere Herausforderungen, wie die extrem geringe Wahrscheinlichkeit solcher Anfangsbedingungen.

In den letzten Jahren hat das Problem der Boltzmann-Gehirne wieder an Bedeutung gewonnen, da einige physikalische Modelle die Bildung von Boltzmann-Gehirnen in der fernen Zukunft des Universums vorhersagen, was wiederum diese Modelle infrage stellt.

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