Хигс бозонът ще убие Болцмановия мозък

Запишете си: при определени физически условия флуктуациите на квантовата природа са способни да създадат т.нар. Болцманов мозък*. Предупреждаваме: това е доста неприятен субект. Според идеята той е способен да осъзнава своето съществуване и е не по-малко разумен, отколкото сме ние. Само дето родителите му не са тате и мама (във всяка форма), а квантовите флуктуации.

Засега ни спасява това, че вероятността от образуването на Болцманов мозък е малка. Тоест теоретично тя е прекалено малка, така че може да става дума за време, равно на десет милиарда на петдесета степен години.

Лошото е в това, че според сегашните модели на развитие Вселената се разширява и всичко ще приключи или с Голям взрив, или с топлинна смърт, но във всеки случай пространство-времето по-скоро ще съществува едва ли не вечно.

С прости изчисления можем да се убедим, че в този случай Болцмановите глави ще се стремят към безкрайност. Очевидно тогава вероятността от появата на разум не от биологични или механични предци, а от флуктуации на вакуума, е радикално по-голяма, отколкото от всички други източници.

И работата не е в това, че на нас, хората, ни е малко обидно. Да, разбира се, Болцмановите умове ще възникнат не от продължителна борба за съществуване като нашите човешки умове. Главното тук е в това, че антропният принцип в случай на появата на Болцманов мозък ще изглежда странно.

Принципът е измислен не от добър живот – в наблюдаваната Вселена има цяла редица нетривиални съотношения между фундаменталните физически параметри, които са необходими за съществуването на разумен живот. Леко изместване на масата на протона, например, и ние нямаше да сме възможни по принцип.

Ако искаме да избегнем изпадането в креационизъм, то изразът „Ние виждаме Вселената такава, защото в такава Вселена може да възникне наблюдател, човек”, едва ли не е единственият изход. Сега от „изхода” попадаме директно в ситуация, когато човек става статистическо незначително явление, тоест статистическа аномалия с незначителна продължителност на съществуването на вида.

Защо изобщо е необходим този разумен наблюдател човекът, ако Болцмановият мозък може да възникне при по-широк спектър от физични константи? И дори ако ние живеем десетки милиарди години и числеността на нашия вид е всяко крайно число, то след топлинната смърт (Големия взрив) така или иначе ще ни дойде краят. На този фон безкрайната история на безкрайното количество Болцманови мозъци ще бъде безкрайно дълга.

Въпросните Болцманови граждани, възникващи от хаоса, може да бъдат снабдени с лъжливи спомени за някакъв живот – сякаш са един от нас. Освен това всеки от нас може да бъде един от тези разуми, в чийто мозък съществува лъжлива памет, а около него се мотаят разни други „хора”, които всъщност ги няма. И така нататък. Малко объркващо, но страшно.

© S.Caroll

Отдавна се градят теории как да се избегне описаният ужас. Ключовата идея е очевидна – ако времето на живот на Вселената не е безкрайно, то Болцмановият мозък няма да се появи, а ако все пак се появи, ще бъде изключително рядко и маргинално явление. Но засега такива хипотези се издигат само на базата на не особено потвърдена експериментално физика (да ни простят адептите на теорията на струните).

И ето, сега Шон Каръл и Кимбърли Боди от Калифорнийския технологичен институт в Пасадена (САЩ) ни уверяват, че смъртта на Вселената е подсигурена твърдо от известната физика, а именно – от Хигс бозона.

Полето на Хигс, чийто квант се явява споменатият бозон, трябва да е метастабилно, тоест да има възможност спонтанно да преминава в по-ниско енергийно състояние. При това ще се появи пространствен мехур със собствени физични закони и този мехур ще се разширява със скоростта на светлината, разрушавайки по пътя си всичко, включително и известната ни Вселена.

 Това ще се случи не по-рано от 20-30 милиарда години, така че лично нас нищо не ни заплашва. Но този оптимистичен сценарий ще се реализира само в случай че Хигсовото поле наистина е метастабилно.

Как да разберем дали е така? Каръл и Боди комбинират получената в експериментите маса на Хигс бозона (в порядъка на 125 гигаелектронволта) с най-последните оценки на масата на t кварка (истинския кварк). Те твърдят, че ако се вярва на известните физични закони, метастабилността на Хигс бозона е доста по-вероятна от стабилността.

Това е забележително, разбира се. Мозъците на Болцман няма да успеят да запълнят света, тъй като преди това спонтанното възникване на новата Вселена в старата ще убие всичко наоколо на принципа на яйцето на паразитната оса, унищожаващ при нарастване организма на гостоприемното насекомо. Следователно антропният принцип е жив (макар и това да не радва всички).

Вярно, има един нюанс – ако идеята за мегавселена във версията на безкрайно количество вселени е вярна, то там по силата на безкрайните варианти явно ще се окажат много случаи, когато Болцмановите мозъци ще възникват в големи количества.

Важното е при нас да ги няма, нали така? За съжаление дори това засега не можем да разберем. Работата е там, че ако разширението на Вселената продължи да се ускорява, то ще се получи, че дори бързо разширяващият се мехур на новото пространство-време няма да успее да убие цялата стара Вселена – тя ще се разширява още по-бързо и мехурът никога няма да заеме основна част от нейното пространство.

Новите измервания на масата на истинския кварк, очаквани през 2015 година, са способни да прояснят въпроса за скоростта на разширение на новото пространство-време, така че може би скоро ще разберем могат ли Болцмановите мозъци да превземат нашия свят.

Отчет за изследването можете да видите на сайта arXiv.

–––––-

*Болцманов мозък (англ. Boltzmann brain) – хипотетичен обект, възникващ в резултат на флуктуация в някоя система и способен да осъзнае своето съществуване. Наречен в чест на Лудвиг Болцман, смятан за основоположник на статистическата механика.

Източник: NewScientist