本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
關於虛幻與真實的問題其實很籠統，而我們存在的意識有時候是真是假也很模糊，就連玻爾茲曼也認為：人類都可以出現自我意識。
那麼宇宙中也有可能存在獨立自我意識體的情況，同樣的意識看不見也摸不著，真假也難分，就像「缸中之腦」那樣特殊。
什麼是「缸中之腦」？
在1981年，美國科學家普特南曾提出一個著名的假想——缸中之腦，這個假想是這樣的：
如果把一個人的大腦完整取出後放入特製的營養液中，並且連接電腦，通過特殊的程序向其傳達感官信息，可能會營造出一種假象：導致這個大腦認為自己仍然可以生存和活動。
在這個電腦程式裡，他的朋友依舊在跟他談笑風生，他的父母依然對他疼愛有加，他的戀人依然與他恩愛如初，這看似現實的世界其實是由泡在營養液裡的大腦被計算機操控下的結果，可以說他現在所有的與常人無異的生活都是計算機為他策劃好的……
這似乎表明了一個觀點，我們現在所存在的空間未必就是真實的。
玻爾茲曼是誰？
全名路德維希·玻爾茲曼，1844年的維也納出生，是奧地利物理學家和哲學家，還是熱力學和統計物理學的奠基人之一。
玻爾茲曼不僅發展了麥克斯韋的分子運動類學說，把物理體系的熵和概率聯繫起來，還闡明了熱力學第二定律的統計性質，並引出能量均分理論。
在1872年的時候，玻爾茲曼建立了玻爾茲曼方程，這個方程是用來描述氣體從非平衡態到平衡態過渡的過程，而著名的玻爾茲曼熵公式是他在1877年提出來的，但是這位著名的人物卻在1906年自殺身亡，現如今被葬在維也納中央公墓。
首先了解一下熵增定律。
其實就是熱力學第二定律的另一種叫法，用來描述的是不可逆過程，簡單來講就是熱量不可能從低溫物體自發地轉移到高溫物體，放到宇宙中來說就是：宇宙的隨時間的演化是從有序到無序的過程，這個過程就是熵不斷增加的一個過程。
如果我們把宇宙看作一個最大的封閉系統，那麼隨著宇宙內部熵的增長，那麼它的無序程度將會與日俱增，也就是說宇宙的秩序處於持續不斷的崩解之中。
如果這樣一直下去，宇宙的內部將會達到一種完全均勻的熱動平衡的狀態，整個宇宙會完全分解，沒有任何星系和星球，更不會出現任何生命，而這種情景被科學家預言未來宇宙被稱為「熱寂」的狀態。
玻爾茲曼大腦悖論是什麼？
在物理學中，時間方向的改變，物理定律依然適用。而熵增定律又說明了，熵具有方向性，是不能在時間上反演的，否則會違背熵增定律。
在宇宙中，人類其實是一個打破自然規律的存在，因為人類從出生開始就在不斷地減緩自己熵增的過程——通過吃飯得到能量。
所以玻爾茲曼就提出了這樣一個觀點，他認為：像地球這樣高度有序的低熵態宇宙，應該來源於熵的隨機漲落，既然如此，那麼宇宙中就應該存在很多的自我意識體（低熵態）。
所謂漲落就是指偏離平衡態上下浮動的一個過程，漲落的幅度越大，概率越小；漲落的系統越大，發生漲落的概率也越小。
而在概率學中：我們應該都聽說過這樣一個猜想：假設給猴子一個打字機，經過足夠長的時間，一定會打出莎士比亞全集，儘管這個概率無窮小。
而玻爾茲曼大腦則是：宇宙中的原子分子恰好都碰到了一起組成了一個大腦，這個孤單的大腦就是「玻爾茲曼大腦」，也可以理解為，經過足夠長的時間，任何事都有可能發生。
而問題的核心應該是：宇宙起源的低熵態是怎麼來的？
熱力學第二定律告訴我們，宇宙一開始是一個熵極低的狀態，從宇宙誕生至今，宇宙的熵都是在不斷增加的，但它卻並沒有告訴我們，初始條件的低熵態宇宙又是怎麼來的。
接著玻爾茲曼又給出了這樣一個觀點：宇宙在歷史的長河中，大部分都處於高熵態的，但是偶爾會發生漲落偏離一下，最後又回到平衡態，我們的低熵態宇宙就是因為一次概率極低的漲落產生的。
而現在我們的宇宙就是一個由偏離狀態回歸到平衡態的一個過程，所以在我們看來，宇宙是在熵增的。但事實上，我們整個宇宙出現這種情況的概率是極低的。
但是如果把宇宙分成若干份，或許漲落的只是宇宙的一小部分呢？這樣一來漲落的概率就大大增加了。也就是說，在我們可觀測宇宙之外，很有可能是一片處於熱寂的宇宙。
需要注意的是19世紀，玻爾茲曼大腦理論誕生時，還沒有大爆炸學說，所以說玻爾茲曼的觀點基本可以排除掉了。
當然還有對宇宙低熵態的另一種解釋，這裡我就不再闡述了。
那麼玻爾茲曼大腦真的存在於宇宙嗎？
在歷史上，玻爾茲曼大腦只是在考慮宇宙低熵態時想到的問題，現實中是不會出現的，儘管這個悖論一直被人以為是熵和熱力學之間的矛盾問題，事實上它都不算是一個物理問題，而是一個數學上的概率問題。