1844年2月20日,奧地利物理學家、哲學家路德維希·玻爾茲曼出生在奧地利維也納,他是熱力學和統計物理學的奠基人之一。
19世紀70年代早期,他利用原子論表述了熱力學第二定律。熱力學第二定律講的是“作為孤立系統的宇宙,它的熵會一直增加”。他將這個定律解釋為一種統計定律,并可以從力學原理推導出來。他發展了統計力學的大部分結構,接力棒后來交到了約西亞·威拉德·吉布斯(Josiah Willard Gibbs)手中。玻爾茲曼在1872年至1875年間提出了著名的熵公式——統計力學和熱力學之間的橋梁,之后的1900年,馬克斯·普朗克(Max Planck)對其進行了修正。
當玻爾茲曼回到維也納時,他又擔任了兩個講席教授,一個是理論物理學教授,另一個是科學哲學教授。當時他的課非常受歡迎,即使是最大的教室也不能容納那么多聽課的人。聽課的學生、助理教授和教授一直站到了樓梯下面。玻爾茲曼還收到了來自皇帝的祝福,同時也得到了大量的認可。
他曾邀請他的一些聰明學生到家里做客。他從不根據物理知識,而是根據一般的性格特征來評價他的學生。音樂和藝術在他的生活中也扮演著重要角色。他是一位杰出的鋼琴家。同時也擁有無與倫比的幽默感。
引起討論的“玻爾茲曼大腦”,是他基于熱力學第二定律提出的一個假想。據稱,實際上,玻爾茲曼大腦并非“某種大腦”的代指,它更像是一個廣義上的概念。其核心就是,只要時間夠長,那么任何低概率的事件都會發生,因為宇宙的漲落具有不確定性,當熵減發生并達到一定限值的時候,再混亂無序的東西都能變得無序。比如,如果再給恐龍一些時間,那么或許它們也能發展出文明。
所以,我們現在看到的規律、文明,包括漫長演化中出現的各種東西,可能都是玻爾茲曼大腦,只不過相較于漂浮在宇宙當中的那些,我們的大腦顯得更加的高級。但是同理可得,既然更高級的低熵產物都已經誕生了,從概率上來說,更低級的“玻爾茲曼大腦”可能早已經塞滿宇宙了。
現代科學的發展是一個動態,每天都有新的發現,就是我們現在所看到的原理和理論都是在上千年的歷史中,不斷建立、推翻、再建立的。
人類對未知的探索和好奇是推動科學進步的橋梁,玻爾茲曼大腦這樣的假想,也讓人們去研究其中的真實性,也間接的推動了科學的發展。
綜合自:中科院物理所、NASA探索者