或許你知道一個叫做笛卡爾的人，世人對他的印象不僅只是停留在「我思故我在」，他還提出過一個思想：你如何證明外面的世界不是你的幻想世界呢？此思想一經提出就引起了軒然大波，那時的人甚至一度陷入恐慌之中，因為他們發現好像確實沒有什麼能證明自己就是真實存在的。但笛卡爾的思想還有一個物理版本，被稱為玻爾茲曼大腦。到目前為止，玻爾茲曼大腦思想一直是科學界爭論的焦點之一，讓我們看看它的背後究竟隱藏著什麼吧。
物理學在整個人類社會中的地位非常之高，這是因為在此之前，虛幻和真實一直是哲學和神學的必爭話題，直到物理學的介入才讓它們雙方停息事端。如莊周夢蝶，再例如電影《盜夢空間》中讓人難分真假的夢境，這一切都來自一個很簡單的思想：我們聽到、看到、摸到、嗅到的所有東西都來自我們的感覺器官。這些信息在進入我們大腦時是直觀的，如果我們看到一個人嘴巴在動，但無法聽到他在說什麼，信息通道就會閉塞一部分，就無法完整地傳達到大腦，也就會出現一種「做夢」的感覺。（我們不討論現實中因各種原因喪失部分感官功能的人）
那麼如果說感官不經過大腦，大腦就無法思考了嗎？這在邏輯上是否定的，畢竟我們無法想像出一個從未接觸過的「東西」。即雖然我們在做夢時會經歷各種怪誕，但這一切都建立在我們曾經見過或曾經感受過所引發的聯想。例如當我們夢到了從未聽到過的奇妙聲音，這是因為我們在現實中就聽過「聲音」這個東西。
話又說回來，這些與玻爾茲曼大腦有什麼關係呢？通俗來講，波爾茲曼大腦就是一個虛擬的體驗，就算沒有身體，依然能夠感受到世間的一切。地球所有人的思想都一定不會不一致，都是處於無序的狀態，但如果我們強行用虛擬體驗將之變為有序，這一切都變得有意思了。
我們先聚集一群人，當其中第一個虛擬體驗出現時，我們將其編號為1，當第二個虛擬體驗出現時，我們將其編號為2。這時雖然這一群人的思想都是無序地，可我們用波爾茲曼大腦的方式強行變得有序了起來。如果在不告訴他們序號的情況下讓地球上的人隨機排列，總有一天人們會排列到完全有序的隊列。這上面提及一個相關理論，那就是當一個概率趨向無限小的事件被增加無限多的數量和時間，該事件一定會發生。就好似讓一隻猴子在電腦前隨機敲打，只要時間足夠長，猴子早晚會打出一套《世界百科全書》出來。
那麼將這些所有序號按順序排列，不只是思想，就連宇宙中也會存在類似的序號，它的載體更多，可能是一顆星球、一粒塵埃甚至是一顆黑洞。就此計算，整個宇宙可能存在無限多個類似「思想」的波爾茲曼大腦，我們甚至可以將它與平行宇宙聯繫起來，研究波爾茲曼大腦的意義就變得十分重要。