Физики уточнили роль времени в парадоксе мозга Больцмана

Физики из Соединенных Штатов и Европы провели углубленный анализ гипотезы «мозга Больцмана» (BB), которая представляет собой один из наиболее сложных мысленных экспериментов в современной космологии и статистической физике. Суть этой гипотезы заключается в предположении, что личные воспоминания и субъективное восприятие реальности могут быть не точным отражением истинного прошлого Вселенной, а следствием случайных квантовых флуктуаций энтропии. Данное исследование, опубликованное в рецензируемом журнале Entropy, было направлено на прояснение структурной основы этого парадокса, тесно увязывая его с фундаментальным Вторым началом термодинамики и природой темпоральности.

В рамках работы ключевую роль сыграли профессор Дэвид Вулперт из Института Санта-Фе, теоретик Карло Ровелли, являющийся членом фрактального факультета SFI, и аспирант Джордан Шарнхорст. Исследовательская группа сосредоточила внимание на H-теореме Людвига Больцмана, краеугольном камне статистической механики, описывающем «стрелу времени» — необратимое возрастание энтропии. Авторы отмечают, что сама H-теорема по своей сути симметрична относительно времени, что порождает парадоксальное следствие. Ученые продемонстрировали, что любые выводы, касающиеся «мозга Больцмана», надежности человеческой памяти и определения направления времени, зависят от того, какой конкретный момент времени исследователи выбирают в качестве отправной точки для своего анализа.

В литературе существуют подходы, фиксирующие текущее состояние Вселенной, и подходы, постулирующие начальное состояние с крайне низкой энтропией, ассоциируемое с Большим взрывом. Физика сама по себе не диктует, какой из этих выборов корректен, что вводит элемент произвольности в моделирование. Исследование ставит под сомнение стандартную методологию определения начальных условий Вселенной при рассмотрении роста энтропии. Опираясь на так называемое «энтропийное предположение», авторы показали, что многие аргументы в этих дебатах страдают от тонких форм кругового рассуждения, где предположения о прошлом используются для обоснования выводов о достоверности памяти или росте энтропии.

В результате анализа, проведенного с использованием формализма Марковского процесса, инвариантного ко времени, было установлено, что все стандартные подходы приводят к произвольному заключению о необходимости обусловливания процесса на каком-то одном моменте времени. Работа не предоставляет окончательного разрешения парадокса BB, но достигает критически важной цели — обеспечения структурной ясности, отделяя строгие физические законы от различных интерпретационных рамок и методологических выборов. По мнению исследователей, это разделение необходимо для продуктивных будущих дискуссий о природе времени и энтропии, актуальных на начало 2026 года.

Теоретический физик Карло Ровелли, один из участников проекта, планирует выпустить свою новую книгу «О равенстве всех вещей» в марте 2026 года. Данный анализ смещает фокус проблемы мозга Больцмана из области чистой космологии в область методологии физического моделирования. Подчеркивая зависимость результатов от выбранной временной референции, исследователи вводят критику мета-уровня в формулирование вопросов об исходных условиях. Работа акцентирует внимание на присущей двусмысленности при применении понятий, асимметричных по времени, таких как память, к физическим системам, которые по своей сути симметричны во времени. Таким образом, исследование Вулперта, Ровелли и Шарнхорста предлагает формальный инструментарий для разграничения гипотезы BB, «прошлой гипотезы» и Второго закона, показывая, что их различия часто сводятся к выбору момента времени для обусловливания.