Otak Boltzmann adalah prediksi teoretis penjelasan Boltzmann tentang panah waktu termodinamika. Meskipun Ludwig Boltzmann sendiri tidak pernah membahas konsep ini, mereka muncul ketika kosmolog menerapkan idenya tentang fluktuasi acak untuk memahami alam semesta secara keseluruhan.
Latar Belakang Otak Boltzmann
Ludwig Boltzmann adalah salah satu pendiri bidang termodinamika di abad kesembilan belas. Salah satu konsep utama adalah hukum termodinamika kedua, yang mengatakan bahwa entropi dari a sistem tertutup selalu meningkat. Karena alam semesta adalah sistem tertutup, kita berharap entropi meningkat seiring waktu. Ini berarti bahwa, diberikan waktu yang cukup, keadaan alam semesta yang paling mungkin adalah keadaan di mana segala sesuatu berada dalam kesetimbangan termodinamika, tetapi kita jelas tidak ada di alam semesta dari jenis ini karena, setelah semua, ada keteraturan di sekitar kita dalam berbagai bentuk, tidak sedikit di antaranya adalah kenyataan bahwa kita ada.
Dengan mengingat hal ini, kita dapat menerapkan prinsip antropik untuk menginformasikan alasan kita dengan mempertimbangkan bahwa kita memang ada. Di sini logikanya sedikit membingungkan, jadi kita akan meminjam kata-kata dari beberapa pandangan yang lebih terperinci pada situasinya. Seperti yang dijelaskan oleh kosmolog Sean Carroll dalam "From Eternity to Here:"
Boltzmann dipanggil prinsip antropik (walaupun dia tidak menyebutnya begitu) untuk menjelaskan mengapa kita tidak menemukan diri kita dalam salah satu fase keseimbangan yang sangat umum: Dalam keseimbangan, kehidupan tidak bisa ada. Yang jelas, yang ingin kita lakukan adalah menemukan kondisi paling umum di alam semesta yang ramah terhadap kehidupan. Atau, jika kita ingin lebih berhati-hati, mungkin kita harus mencari kondisi yang tidak hanya ramah hidup, tetapi ramah terhadap jenis kehidupan cerdas dan sadar diri yang kita sukai adalah...
Kita bisa mengambil logika ini sampai pada kesimpulan akhirnya. Jika yang kita inginkan adalah satu planet, kita tentu tidak membutuhkan seratus miliar galaksi dengan masing-masing seratus miliar bintang. Dan jika yang kita inginkan adalah satu orang, kita tentu tidak membutuhkan seluruh planet. Tetapi jika sebenarnya yang kita inginkan adalah kecerdasan tunggal, yang dapat berpikir tentang dunia, kita bahkan tidak membutuhkan manusia seutuhnya - kita hanya perlu otaknya.
Sehingga reductio ad absurdum skenario ini adalah bahwa mayoritas kecerdasan dalam multiverse ini akan kesepian, otak tanpa tubuh, yang berfluktuasi secara bertahap keluar dari kekacauan di sekitarnya dan kemudian secara bertahap larut kembali ke dalamnya. Makhluk menyedihkan seperti itu telah dijuluki "Otak Boltzmann" oleh Andreas Albrecht dan Lorenzo Sorbo ...
Dalam sebuah makalah tahun 2004, Albrecht dan Sorbo membahas "otak Boltzmann" dalam esai mereka:
Satu abad yang lalu Boltzmann dianggap sebagai "kosmologi" di mana alam semesta yang diamati harus dianggap sebagai fluktuasi langka dari beberapa keadaan keseimbangan. Prediksi sudut pandang ini, secara umum, adalah bahwa kita hidup di alam semesta yang memaksimalkan total entropi sistem yang konsisten dengan pengamatan yang ada. Alam semesta lain hanya terjadi fluktuasi yang jauh lebih langka. Ini berarti sebanyak mungkin sistem harus ditemukan dalam kesetimbangan sesering mungkin.
Dari sudut pandang ini, sangat mengejutkan bahwa kita menemukan alam semesta di sekitar kita dalam keadaan entropi yang begitu rendah. Faktanya, kesimpulan logis dari alur pemikiran ini sepenuhnya solipsistik. Fluktuasi yang paling mungkin konsisten dengan semua yang Anda tahu hanyalah otak Anda (lengkap dengan "ingatan" dari Hubble Deep Field, data WMAP, dll) berfluktuasi dengan cepat dari kekacauan dan kemudian segera menyeimbangkan kembali ke dalam kekacauan lagi. Ini kadang-kadang disebut paradoks "Otak Boltzmann".
Inti dari deskripsi ini bukan untuk menyarankan bahwa otak Boltzmann benar-benar ada. Semacam suka Kucing Schroedinger eksperimen pikiran, inti dari eksperimen pemikiran semacam ini adalah untuk merentangkan segala sesuatunya dengan sebaik-baiknya kesimpulan ekstrem, sebagai sarana untuk menunjukkan potensi keterbatasan dan kelemahan cara ini berpikir. Keberadaan teoritis otak Boltzmann memungkinkan Anda untuk menggunakannya secara retoris sebagai contoh sesuatu yang absurd untuk bermanifestasi dari fluktuasi termodinamika, seperti ketika Carroll mengatakan "Akan ada fluktuasi acak dalam radiasi termal yang mengarah ke segala macam peristiwa yang tidak terduga - termasuk pembangkitan galaksi, planet, dan otak Boltzmann secara spontan."
Sekarang, setelah Anda memahami otak Boltzmann sebagai sebuah konsep, Anda harus sedikit memahami "paradigma otak Boltzmann" yang disebabkan oleh penerapan pemikiran ini pada tingkat yang tidak masuk akal ini. Sekali lagi, sebagaimana dirumuskan oleh Carroll:
Mengapa kita menemukan diri kita di alam semesta yang berevolusi secara bertahap dari keadaan entropi yang sangat rendah, daripada menjadi makhluk yang terisolasi yang baru-baru ini berfluktuasi dari kekacauan di sekitarnya?
Sayangnya, tidak ada penjelasan yang jelas untuk menyelesaikan ini... jadi mengapa itu masih diklasifikasikan sebagai paradoks. Buku Carroll berfokus pada upaya untuk menyelesaikan pertanyaan yang muncul entropi di alam semesta dan panah waktu kosmologis.
Budaya Populer dan Otak Boltzmann
Yang mengherankan, Boltzmann Brains berhasil masuk ke dalam budaya populer dalam beberapa cara berbeda. Mereka muncul sebagai lelucon cepat sebuah komik Dilbert dan sebagai penyerbu alien dalam salinan "The Incredible Hercules."