Wie entstehen Boltzmann-Gehirne?

In Wikipedia steht, dass sie aus zufälligen Schwankungen eines chaotischen Zustands entstehen. Von QUANTEN-Fluktuationen steht da aber nichts. Ich interpretiere das so, dass da irgendwelche Ansammlungen von Gasen und Staub, wie es im Universum vorkommt, sein muss, aber kein totales Vakuum.

http://en.wikipedia.org/wiki/Boltzmann_brain

In folgender Quelle ist aber von Quantenfluktuation die Rede:

http://www.final-frontier.ch/Boltzmann-Gehirne

Der Begriff „Boltzmann-Gehirn“ sagt leider darüber nichts aus, da ich nicht weiß wann er erfunden worden ist. Wäre er zu Lebzeiten von Ludwig Boltzmann geprägt worden, so wären wohl keine Quantenfluktuationen möglich, denn die kannte man da noch nicht.

Es kann aber sein, dass man den Begriff weiter fasst, als es den ursprünglichen Überlegungen Boltzmanns entsprechen würde.

bei schwierigen Fragen antwortet niemand 🙁

@1/i = -i

das weiß ich auch, was Boltzmann entdeckt. aber was das nach im benannte und bisher hypothetische „Boltzmann-Gehirn“ ist, ist damit nicht gesagt.

Der Begriff könnte heute weiter gefasst sein, als das, über was Boltzmann nachgedacht hat. Möglicherweise könnten auch komplizierte Strukturen (etwa Gehirne) aus Quantenfluktuationen entstehen, wenn man nur extem lange Zeit hätte, bis das irgendwann durch Zufall eintritt.

Und man könnte auch das heute als Boltzmann-Gehirn bezeichnen, obwohl das von der ursprünglichen Bedeutung nicht erfasst ist.

noch eine Ergänzung:

wenn die Teilchen spontan entstehen und wieder vergehen, wie kann sich dann daraus ein Gehirn bilden? Würde es nicht – falls es sich überhaupt bildet – in so extrem kurzer Zeit wieder auflösen, dass es während der Zeit gar nicht denken könnte?

Die Frage ist doch, warum in Wikipedia nur das „normale“ Chaos erwähnt ist, während in dem anderen Artikel ständig von Quantenfluktuationen die Rede ist.

Das ist natürlich ein gewaltiger Unterschied.

Sollte das Universum den Wärmetod sterben, dann werden sich die Teilchen immer weiter voneinander entfernen und es könnte sein, dass selbst nach unendlich langer Zeit kein einziges Boltzmann-Gehirn entsteht, da die Wahrscheinlichkeit dafür stetig abnimmt.

Quantenfluktuationen gibt es aber immer und so würden (wenn das prinzipiell überhaupt möglich ist) dann unendlich viele intelligente Strukturen entstehen.

3 Answers

  • Hallo, Du sprichst ein wichtiges Thema an.

    Wikipedia-Artikel sind nicht immer gut und richtig, aber man kann sie ja verbessern. Ist hier auch nötig.

    Boltzmann-Gehirne heißen diese bizarren Möglichkeiten, weil schon Boltzmann dachte – und als Problem sah -, daß „Ordnung“ quasi zufällig und spontan aus dem „Chaos“ (der Unordnung, d.h. einem Zustand hoher Entropie) entstehen kann. Was sehr unwahrscheinlich ist. Aber in sehr langen Zeiträumen vorkommen kann oder sogar muß.

    Nun ist das Weltbild der Kosmologie heute ganz anders als zu Boltzmanns Zeiten. Doch neuerdings besteht die Möglichkeit, daß wir in einem Universum leben, das „Dunkle Energie“ besitzt. Das hieße, daß der leere Raum nicht leer ist, sondern energiegeladen. In SEEEEEHR langen Zeiträumen können daraus spontan, zufällig neue Strukturen entstehen. Z.B. Gehirne, die sich einbilden, das Universum zu beobachten auf eine Weise, wie wir es tun.

    Das alarmierende Problem ist nun, daß DU ein solchen Boltzmann-Gehirn sein könntest. Gerade aus dem Vakuum fluktuiert. ALLES um Dich herum wäre Täuschung. WENN nun bestimmte Annahmen der modernen Kosmologie richtig wären, wäre die Wahrscheinlichkeit VIEL größer, daß Du ein Boltzmann-Gehirn bist und alles eine Täuschung ist als daß das Universum so beschaffen ist, wie wir denken (also mit Abermilliarden von Sternen usw.). Also muß was falsch sein in den Annahmen, die hinter dem „WENN“ stecken. Darum geht die ganze Diskussion.

    Die Boltzmann-Gehirne entstehen also NICHT aus schon vorhandenen Teilchen usw., sondern aus der Energie des Vakuums selbst, durch Quantenfluktuationen. (Wenn Du es genau wissen willst: Aus der Hawking-Gibbons-Strahlung des de-Sitter-Raums.)

    Viel mehr müßte man noch dazu sagen, aber das würde zu lange werden. Wenn Dich das Thema mehr interessiert, dann schau Dir den allgemeinverständlichen Übersichtsartikel an, der genau vom Thema handelt:

  • Der Name Boltzmann wird normalerweise erwähnt wenn es sich um Prozesse mit der Boltzmannverteilung handelt.

    Die Aussagen der Boltzmann-Verteilung … hat nix mit Quantenfluktuation zu tun.

    Das eine ist eine mathematische Verteilung, das andere ein Quantenmechanischer Prozess.

    Da könntest du auch behaupten das Addieren hat etwas damit zu tun das Äpfel an Bäumen wachsen.

    Die Boltzmannverteilung ist eine Statistische Anordnung die man in vielen Temperaturabhängigen Phänomenen wieder findet.

    Z.B. beim Besetzungszustand von Energien (Eigenbewegung, der Elektronen in den Orbitalen, usw usf.) … somit findet man die Boltzmannverteilung auch viel in der Quantenmechanik wieder.

    Die Quantenfluktuation ist meines Wissens nach nicht Temperturabhängig.

    Die Quantenfluktution ist ein Phänomen das man in Grunde nur im absoluten Vakuum beobachten könnte. Bisher gibt es aber auch kein direkten Nachweis der Quantenfluktuation. Sondern nur indirekte ( z.B. http://de.wikipedia.org/wiki/Casimir-Effekt , aber auch die Hawkings-Strahlung ist etwas das man darauf zurückführt ). Man kann daher nichtmal sagen ob sie überhaupt existiert.

    Die Quantenfluktuation ist quasi das spotane entstehen und verschwinden von Teilchen und Antiteilchen im Raum.

    Wenn dies im Vakuum passiert spricht man auch von einer Nullpunktenergie des Vakuums.

    Mathematisch kann man es zeigen, das sowas existieren könnte, aber auf Papier ist vieles möglich …

  • Das Boltzmann Gehirn entsteht durch eine zufällige Fluktuation. Die Art der Fluktuation ist nicht vorgegeben. Jeder zufällige Prozess darf diskutiert werden. Wichtig ist nur, dass die Entstehung zufällig ist. Ein kontrollierter Prozess, zum Beispiel Intelligent Design, ist verboten.

    Die Existenzdauer des Boltzmann Gehirns ist in der Regel sehr kurz. 100 Jahre oder 1 µs sind beide im Vergleich zum Alter des Universums sehr kurz. Für das Paradox ist das Auftreten wichtig, nicht das Denken.

    Zitat aus [1]:

    >> The most likely fluctuation consistent with everything you know is simply your brain (complete with “memories” of the Hubble Deep fields, WMAP data, etc) fluctuating briefly out of chaos and then immediately equilibrating back into chaos again. This is sometimes called the “Boltzmann’s Brain” paradox <<

    Quantenfluktuationen werden auch im Zusammenhang mit dem Boltzmann Gehirn Paradox diskutiert. Zitat aus [2]:

    >> For example, recently it was argued that the Hartle-Hawking wave function predicts that most of the observes should exist in a form of short-living brains (Boltzmann brains, or BB) created by quantum fluctuations and floating in an empty de Sitter vacuum <<

    In den Artikeln lässt sich das Boltzmann Gehirn Paradox bis 1986 zurückverfolgen. Ich vermute, der Begriff entstand in dieser Zeit. Zitat aus [1]:

    >> For a nice discussion of this paradox see J. Barrow and F. Tipler, “The anthropic cosmological principle”, Oxford University Press (1986) <<

    Auf die Frage, warum in Wikipedia nur das „normale“ Chaos erwähnt ist: Einige Wikipedia Artikel sind deutlich schlechter als Lehrbücher oder Artikel in wissenschaftlichen Journalen.

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