Ваши воспоминания реальны? Физики пересматривают парадокс мозга Больцмана

Мы доверяем своим воспоминаниям, потому что они кажутся естественными. Мы верим во время, потому что оно течёт только в одном направлении — из прошлого в будущее. Но физика допускает странные возможности, которые разрушают эту уверенность.

Идея, известная как гипотеза «мозга Больцмана», гласит: наши воспоминания, восприятие и наблюдения могут вообще не отражать реального прошлого. Они могли сформироваться случайно — через флуктуации энтропии — создавая иллюзию связной истории, которая никогда не происходила.

Теперь трое физиков — Дэвид Вольперт из Института Санта-Фе, Карло Ровелли и Джордан Шарнхорст — заново проанализировали этот парадокс. Их вывод тревожен: в рассуждениях о времени и энтропии есть скрытая круговая логика, которая подрывает наши представления о том, что мы вообще можем знать о прошлом.

Откуда берётся «стрела времени»

В основе нашего ощущения, что время движется от прошлого к будущему, лежит второе начало термодинамики: энтропия — мера беспорядка — в изолированной системе может только возрастать. Яйцо разбивается, но само не собирается. Дым рассеивается, но сам не сжимается обратно в сигарету.

Но вот в чём загвоздка. Н-теорема Больцмана, из которой следует это возрастание энтропии, сама по себе симметрична во времени. Она не отдаёт предпочтения ни одному из направлений. Законы физики не указывают, с какого конца смотреть на Вселенную.

С чисто формальной точки зрения, утверждают авторы исследования, более вероятно, что структуры, образующие наши воспоминания и наблюдения, возникают из случайных энтропийных флуктуаций, чем из реальной последовательности прошлых событий. Физика допускает: ваша память о завтраке сегодня утром могла возникнуть из ниоткуда — просто как спонтанное колебание в космическом хаосе.

Две гипотезы, одна проблема

Существуют два основных подхода к проблеме. Один берёт текущее состояние Вселенной как данность и строит рассуждения от него. Другой предполагает низкоэнтропийную отправную точку — Большой взрыв, с которого всё началось. Законы физики не указывают, какой подход правильный.

И здесь исследователи обнаруживают ключевой изъян.

Они называют его «энтропийной гипотезой» и показывают: в существующих аргументах о времени, энтропии и памяти часто присутствует тонкая циркулярность. Допущения о прошлом используются для выводов о надёжности памяти или о том, в какую сторону растёт энтропия. Затем эти же выводы служат оправданием исходных допущений.

Зачем это вообще обсуждать, если всё вокруг реально?

Этот вопрос задают себе сами физики. Они не утверждают, что мозг Больцмана существует. Они не говорят, что ваши воспоминания ненастоящи. Они говорят другое: если исходить строго из формализма статистической механики, то сценарий «иллюзорных воспоминаний» не менее вероятен, чем сценарий «реального прошлого». Или даже более вероятен.

Почему мы тогда считаем иначе? Потому что неявно вводим дополнительное предположение — что Вселенная началась в состоянии с низкой энтропией. Но законы физики этого не требуют.

Вопрос, который остаётся

Исследователи не предлагают ответа. Они предлагают поставить вопрос иначе. Если наши рассуждения о прошлом неизбежно опираются на допущения, которые сами нуждаются в обосновании — то насколько прочно вообще то здание, которое мы называем «знанием о прошлом»?

Мы помним своё детство. Мы уверены, что вчера было 5 мая. Но с точки зрения чистой физики, Вселенная могла возникнуть пять минут назад вместе с каждым из нас, полным воспоминаний о несуществовавшей жизни. И не существует эксперимента, который мог бы это опровергнуть. Потому что любой эксперимент тоже был бы частью иллюзии.

Вольперт, Ровелли и Шарнхорст не утверждают, что так и есть. Они лишь показывают, что наша уверенность в обратном зиждется не на законах природы, а на привычке. А привычка — плохой аргумент в физике.