что такое больцмановский мозг простыми словами

Нейроны и нейромедиаторы

Химические цепочки

Все чувства и эмоции, которые испытывают люди, возникают путем химических изменений в головном мозге. Прилив радости, который человек ощущает после получения положительной оценки, выигрыша в лотерею или при встрече с любимым, происходит вследствие сложных химических процессов в головном мозге. Мы можем испытывать огромное количество эмоций, например таких, как печаль, горе, тревога, страх, изумление, отвращение, экстаз, умиление. Если мозг дает телу команду на осуществление какого-либо действия, например, сесть, повернуться или бежать, это также обусловлено химическими процессами. «Химический язык» нашей нервной системы состоит из отдельных «слов», роль которых исполняют нейромедиаторы (их еще называют нейротрансмиттерами).

Любой нейрон может получать большое количество химических сообщений, как положительных, так и отрицательных («работай» или «стоп»), от других нейронов, которые его окружают. Эти сообщения могут конкурировать или «сотрудничать», между собой, заставляя нейрон отвечать специфическим образом. Поскольку все эти события происходят в течение очень короткого времени (считаные доли секунды), очевидно, что медиатор должен быть удален из синаптического пространства очень быстро, чтобы те же самые рецепторы могли работать снова и снова. И это удаление может происходить тремя способами. Молекулы нейромедиатора могут быть захвачены назад в то нервное окончание, из которого они были выделены, и этот процесс получил название «обратный захват» («reuptake»); нейромедиатор может быть разрушен специфическими ферментами, находящимися в готовности недалеко от рецепторов на поверхности нейрона; или активное вещество может просто рассеяться в окружающую область мозга, и быть разрушено там.

Изменение нейротрансмиссии с помощью лекарств

Рассмотрим, что происходит при изменении уровней нейромедиаторов мозга на примере трех из них (серотонин, дофамин и гамма-аминомасляная кислота (ГАМК).

Серотонин

Многие исследования показывают, что низкий уровень серотонина в головном мозге приводит к депрессии, импульсивным и агрессивным формам поведения, насилию, и даже самоубийствам. Лекарственные вещества под названием антидепрессанты создают блок на пути обратного захвата серотонина, тем самым несколько увеличивая время его нахождения в пространстве синапса. Как итог, в целом увеличивается количество серотонина, участвующего в передаче сигналов с нейрона на нейрон, и депрессия со временем проходит.

В последние годы ведутся бурные дискуссии вокруг психического расстройства, носящего название «синдром дефицита внимания с гиперактивностью» (СДВГ, ADHD). Это расстройство, как правило, диагностируется в детском возрасте. Таким детям очень сложно сохранять концентрацию внимания в течение длительного времени, они совершенно не могут сидеть, не двигаясь; они постоянно находятся в движении, импульсивны и чрезмерно активны. К сожалению, СДВГ диагностируют у все большего числа детей, и многие из них получают лекарства, увеличивающие деятельность медиатора дофамина. Это помогает ребенку быть готовым к работе, более внимательным и сосредоточенным, и поэтому более способным последовательно выполнять задания.

Наркотическое вещество, известное как «экстази» или МДМА, также изменяет уровень серотонина в мозге, но намного более радикально. Он заставляет выделяющие серотонин нейроны выплескивать все содержимое сразу, затапливая этим химикатом весь мозг, что, конечно, вызывает ощущение чрезвычайного счастья и гиперактивность (чрезмерную двигательную активность). Однако, за это приходится расплачиваться позже. После того как экстази израсходовал весь мозговой запас серотонина, включаются компенсаторные механизмы, быстро разрушающие избыток нейромедиатора в мозге. После того, как спустя несколько часов действие наркотика заканчивается, человек, вероятно, будет чувствовать себя подавленным. Этот период «депрессии» продлится до тех пор, пока мозг не сможет восполнить запасы и обеспечить нормальный уровень медиатора. Повторное использование на этом фоне экстази может привести к глубокой депрессии или другим проблемам, которые будут тянуться в течение долгого времени.

Дофамин

Ученые обнаружили, что люди с расстройством психики, известным как шизофрения, фактически чрезмерно чувствительны к дофамину в мозге. Как следствие, при лечении шизофрении используются лекарства, которые блокируют дофаминовые в головном мозге, таким образом, ограничивая воздействие этого нейромедиатора.

С другой стороны, вещества, известные как амфетамины, увеличивают уровень дофамина, заставляя нейроны его высвобождать, и препятствуя его обратному захвату. В некоторых странах врачи используют разумные дозы этих препаратов при лечении некоторых заболеваний, например, синдрома гиперактивности с дефицитом внимания. Тем не менее, иногда люди абсолютно необдуманно неправильно используют эти вещества, пытаясь обеспечить себе повышенный уровень бодрствования и способность решать любые задачи.

Гамма-аминомасляная кислота

Гамма-аминомасляная кислота, или ГАМК, является главным медиатором, чья роль заключается в передаче нейронам команды «стоп». Исследователи полагают, что определенные типы эпилепсии, которые характеризуются повторными припадками, затрагивающими сознание человека и его двигательную сферу, могут являться результатом снижения содержания ГАМК в головном мозге. Передающая система мозга, не имея адекватного «тормоза», входит в состояние перегрузки, когда десятки тысяч нейронов начинают сильно и одновременно посылать свои сигналы, что приводит к эпилептическому приступу. Ученые полагают, что за разрушение слишком большого количества ГАМК могут быть ответственны мозговые ферменты, в связи с чем появились лекарства, которые помогают остановить этот процесс. Время показало их эффективность в лечении не только эпилепсии, но и некоторых других нарушений работы мозга.

Гормоны

Химическое взаимодействие

Источник

Мозг Больцмана

Мозг Больцмана — это фантастическое суще… то есть, это осознавшая себя форма чего угодно. То есть, олицетворение разума. Что особо важно: мозги Больцмана появляются случайно, из-за флуктуаций в какой-либо системе, со статистически малой вероятностью, которая — учитывая бесконечность вселенной — уверенно стремится к единице. При этом, если Вселенная враждебна, то мозг Больцмана образуется с большей вероятностью, а если дружелюбна — то по всей вероятности разум является плодом эволюции. Причем, одно другое не исключает — и если мы с вами, оказавшись на уютной планете Земля, непостижимым образом оказавшейся в жилой зоне звезды, поблизости от которой за всю её историю не бабахнуло ничего, что могло бы её стерилизовать, вполне-себе развились эволюционным путем, то где-нибудь в кромешном аду на окраине Вселенной вполне может иметься разум, возникший спонтанно, из флуктуаций. Можете себе представить, какой сюрприз нас ждёт, если мы не дай бог с ним встретимся (особенно весело будет фанатам квантовой механики).

Разумеется, со стороны гипотетического наблюдателя образование мозга Больцмана выглядит примерно так: куча элементарных частиц от нечего делать собираются то в кита, то в горшок петуньи, то в мешок камней, то вообще в кусок говна, причем делают это самопроизвольно, случайно и многие миллионы лет. А потом среди длиннющего списка объектов, в которые частицы могли бы собраться, возникает нечто способное шевелить извилинами и осознавать себя. В принципе, способность частиц собираться вместе — это уже давно доказанное явление, и собираться они предпочитают в органику, причем делают это ещё в космосе. Органика, однако, не равна жизни, для этого нужно чтобы она усложнилась и образовала что-то вроде клетки. Ну а потом, соответственно, многоклеточный организм, чем-то питающийся и что-то выделяющий. То есть организму по-любому нужна сфера обитания, позволяющая ему выжить. Иными словами, буде мозг Больцмана образуется спонтанно сам по себе — он тут же погибнет. Не беда, с чуть меньшей вероятностью он может образоваться в чем угодно, что обладает достаточной производительностью для того, чтобы обрести сознание. К сожалению, из-за того, что кроме человека других разумных видов мы не знаем, предположить о том, как будет выглядеть разумная жизнь, спонтанно самособравшаяся где-нибудь у черта на рогах мы не можем. Следовательно, остаётся прибегнуть к испытанному средству — к фантазии. А это значит, что в далеком космосе нас будут ждать океаны разумных соплей, разумные планеты, разумные черви-планетоеды… Да что угодно! Даже Бог. И вот тут, как-то незаметно, вероятностная концепция дает однозначный ответ на вопрос «есть ли Бог» — во вселенной, где статистически-вероятны такие вот фокусы возможно всё что угодно, и Бог либо ещё есть, ибо уже есть.

Но тут как обычно нас поджидает маленькое западло: дело в том, что мозг, который способен осознать себя, не всегда может это сделать. Прежде всего, если мозг Больцмана будет там, в пустоте, совсем один — как бы ни был он высокоразвит, у него будут те же проблемы что и у любого разума, оказавшегося в одиночестве с детства. То есть задержки развития, отсутствие речи и так далее. Для того, чтобы этого не было, мозгов Больцмана должно быть много — тогда они выработают средства коммуникации, и скооперировавшись, займутся выживачем вместе. Как вариант, у него может наступить расщепление личности, и это позволит избежать вопроса «откуда на краю Вселенной образовалось такое количество мозгов Больцмана».

Источник

Больцмановский мозг: уникально ли человеческое сознание?

Михаил Петров

Больцмановский мозг — это гипотетический объект, самопроизвольно собравшийся во Вселенной и способный осознавать свое существование. Вероятность такого события по некоторым оценкам даже превышает вероятность появления обычного человеческого мозга в ходе эволюции. Что с этим делать? И как в науке появилась гипотеза Больцмановского мозга? «Теории и практики» попытались разобраться, как отстоять уникальность человеческого сознания.

Все повторяется

В августе 1881 года на прогулке в окрестностях горной швейцарской деревушки Фридриха Ницше посетила мысль о вечном возвращении. «Высшая формула утверждения, которая вообще может быть достигнута», — как писал сам философ. По мысли Ницше, бесконечное течение времени с неизбежностью приводит к абсолютно точному повторению всех событий. Здесь и падающее с дерева яблоко, и застывший перед монитором читатель «Теорий и практик», и сам Ницше, в мистическом предчувствии мысли присевший отдохнуть у отвесной скалы. Все в точности повторится во Вселенной еще бесчисленное количество раз.

По воспоминаниям современников Ницше был очень увлечен новой идей. В поисках ее фундаментальных оснований он даже стал изучать естественные науки, но цельной теории у него так и не появилось — концепция вечного возвращения появляется в трудах немецкого философа только эпизодически. И тем удивительнее, что история про искусственный мозг, способный продублировать наше сознание, начинается совсем неподалеку — в Венском и Мюнхенском университетах, где в конце XIX века преподавал австрийский физик Людвиг Больцман.

В качестве примера попробуем посчитать энтропию абстрактного рабочего стола, на котором лежит две папки. В идеале в одной (любой) папке должно быть два чистых листа, а в другой — два исписанных. При таких условиях возможны только два микросостояния: либо в папке №1 два чистых листа, а в папке №2 два исписанных, либо наоборот. А значит, по формуле энтропия такого состояния будет S = k*ln 2

Теперь представим, что листы перепутались, и в одну папку попало сразу три из них, а в другую только один. Тут появляется четыре возможных микросостояния: в первой папке два чистых листа и один исписанный, в первой папке два исписанных листа и один чистый, плюс два таких же состояния для папки второй). Подставляем число 4 в формулу: в целом энтропия такого состояния будет S=kln 4. А поскольку ln4 = 2ln2, получается, что с увеличением беспорядка энтропия такой простой системы удвоилась.

Во времена Больцмана уже был известен второй закон термодинамики, который утверждает, что процессы в закрытых системах самопроизвольно протекают в сторону увеличения беспорядка и энтропии (так и бумаги на столе запутываются, поскольку беспорядку соответствует гораздо больше различных конфигураций, чем порядку). И тут у Больцмана возникла проблема: окружающий мир казался слишком упорядоченной системой (надо отметить, что ученый тогда еще ничего не знал о двойной спирали ДНК или строении атома), чтобы функционировать по этому закону.

Мир как флуктуация

Тогда Больцман предположил, что наш мир с небольшой энтропией — это не что иное, как флуктуация. Случайное мимолетное отклонение Вселенной от ее основного состояния хаоса. Отсюда следовало и более общее утверждение: хаос способен порождать упорядоченные системы.

Прошло больше века, пока ученые нашли реальный механизм, способный подкрепить эту гипотезу — квантовые флуктуации вакуума. Дело в том, что физический вакуум это не просто некое абстрактное и навеки пустое пространство. Как бы хорошо мы не «откачали» всю материю из объема, в нем все равно постоянно будут появляться виртуальные, существующие бесконечно малое время частицы.

Но что будет, если пара виртуальных частиц — например, электрон и позитрон, из ниоткуда появившиеся в нашем мире — мгновенно разойдется в пространстве? А если они встретятся с миллиардами других таких же частиц и случайно организуются в точную копию Солнечной системы? Или в конкретного человека со всеми его воспоминаниями, идеями и переживаниями? Так физики конца XX века вернулись сразу и к Больцману, и к Ницше.

Впрочем, гораздо более вероятным событием против случайного зарождения целого человека будет появление только одного его мозга. Того самого мозга Больцмана, собравшегося во Вселенной и теперь осознающего свое существование. Более того, вероятность этого события по некоторым подсчетам даже больше, чем вероятность привычного появления точно такого же мозга в результате биологической эволюции. А это уже практически солипсизм. Ведь кто при таком обороте дел способен уверенно сказать, что наш материальный мир реален, а не является только сновидческим порождением какого-нибудь случайного мозга, плавающего в глубинах космоса?

Эволюция vs случайность

Такие рассуждения могут показаться чистой фантазией. Но даже самые серьезные ученые теперь берут в расчет этот парадокс мозга Больцмана.

«Логика квантовой теории поля и инфляционной космологии заставляет меня признать, что в бесконечно отдаленном будущем в вакууме будут рождаться все новые и новые копии меня самого, точнее, моего нынешнего сознания, — говорит профессор физики Стэнфордского университета Андрей Линде. — Но если это так, почему я должен верить, что я нынешний — это и есть оригинал, а не одна из копий? Более того, коль скоро число копий бесконечно, такая вероятность больше, чем вероятность быть первоисточником».

Упрощенно же можно говорить о двух основных подходах, способных отстоять уникальность нашего сознания. Первый из них апеллирует к преждевременному распаду вакуума. Наша Вселенная со всеми ее физическим законами перестает существовать, поскольку по природе своей была нестабильна, а Больцмановские мозги просто не успевают возникнуть. Человечество счастливо.

Второй же привлекает саму природу биологической эволюции, которая не является слепым перебором вариантов в поисках идеальной случайной комбинации (слепым перебором комбинаций нуклеотидов за все время жизни даже сложно установить структуру одного конкретного гена, кодирующего один белок). Ведь в эволюции очень важен промежуточный отбор вариантов, который явно повышает вероятность «природного» возникновения человеческого мозга. Но как его учитывать в расчете вероятностей? Оставим этот вопрос ученым.

Источник

Что говорит нам Вики:
Больцмановский мозг (англ. Boltzmann brain) — гипотетический объект, возникающий в результате флуктуаций в какой-либо системе, и способный осознавать свое существование. Назван в честь Людвига Больцмана, сделавшего большой вклад в развитие статистической физики.

В де-ситтеровском вакууме подобный объект может появиться, однако вероятность этого события очень мала. Согласно [1], такое событие может произойти примерно раз в 101050 лет. Но если время существования Вселенной бесконечно, то и число таких событий также будет бесконечно велико. Отсюда следует парадокс («Boltzmann brain paradox/problem» в современной космологии): случайно выбранный объект во Вселенной, обладающий разумом, с гораздо большей вероятностью окажется результатом флуктуаций, чем продуктом эволюции (к которым относятся и люди).
___________________________
Несколько мыслей о том, как я понял что же это такое. В общем если кто не знает, что такое флуктуация, то это такие колебания квантовых частиц, изменения в их физических параметрах. Прошу прощения у физиков, но я не профессионал, а просто интересующийся, потому могу что-то напутать. Прошу в комментах указать на ошибки или пообсуждать.

В общем если частицы будут колебаться и дрыгаться 10 миллиллионов лет, то вполне вероятно, что «доколебаются» до некоего газового гиганта, обладающего способностью мыслить! И если исходить из того, что Вселенная бессмертна, то ночью поднимите глаза к небу и где-то там, среди звезд, а может и на месте этой звезды может находиться некий гигантский разум, который возник совершенно спонтанно.

Однако если Вселенная бессмертна, то не только спонтанный разум может образоваться из вакуума, а вообще ВСЕ что угодно! И разумные камни и зеленый и шероховатый вкус, и высокая низота.

Источник

Что такое больцмановский мозг?

Вы будете перенаправлены на Автор24

Больцмановский мозг – это полученный в ходе мысленного эксперимента объект, который связан с сознанием, интеллектом, энтропией и вероятностью. Предполагается, что больцмановский мозг может возникнуть в результате флуктуации состояния некоторой системы. Основной особенностью данного объекта является то, что он способен осознавать свое существование.

Данная гипотеза выдвинута в XIX веке Л. Больцманом.

Считается, что из гипотезы о больцмановском мозге следуют теории о том, что то, что происходит вокруг нас, является нереальным, например:

Энтропия и антропный принцип

В соответствии с законами энтропии:

Считается, что философский смысл энтропии заключен в словах «ничто не вечно».

В соответствии со вторым законом термодинамики энтропия с течением времени должна увеличиваться. С ходом времени упорядоченность утрачивается. Однако наблюдения ученых показывают, что в части областей Вселенной организация ее повышается в результате некоторых флуктуаций.

Мы пребываем в области Вселенной с невероятным порядком. Так, даже маленький кусочек ДНК построен столь аккуратно, что возможность его возникновения крайне мала.

Возникает вопрос, как могли возникнуть миллионы живых видов, построенных из триллионов клеток.

Существует так называемый антропный принцип, который применяют с целью пояснения причины, по которой фундаментальные постоянные в физике имеют такие значения, что жизнь на Земле возможна.

Этот принцип некоторая часть ученых считает крайней формой критерия отбора. Антропный принцип говорит о том, что Вселенная должна обладать свойствами, которые дают возможность разумной жизни появиться (сильный антропный принцип).

Готовые работы на аналогичную тему

Один из вариантов сильного антропного принципа был предложен Дж. Уилером: наблюдатели необходимы для того, чтобы Вселенная обрела бытие.

Исходя из антропного принципа, можно сказать, что такой сложный объект как человеческий мозг может наблюдаться только потому, что существует мозг человека, который его может наблюдать.

В таком случае может получиться, что Вселенная способна иметь и более упорядоченные области, но там нет наблюдателя, который их был бы способен увидеть. Позднее, возникает флуктуация и зарождается разумная жизнь, которая оглядывается вокруг и видит, что находится в очень упорядоченном мире.

Больцмановский мозг в бесконечной Вселенной

Больцман выдвинул идею о том, что наш мир с малой энтропией – это флуктуация. Короткое отклонение Вселенной от хаоса. Получилось, что хаос может рождать упорядоченные состояния.

И так, флуктуационные колебания на уровне энтропии во Вселенной в теории способны вызвать зарождение чего – то сложного, если будет много времени. П. Больцман показал, что вероятность такого явления отлична от нуля с точки зрения математики.

Основатель термодинамики полагал, что все возможно в бесконечной Вселенной, если времени для флуктуаций достаточно. В этом случае в некоторое время в некотором месте способно появиться все: человек, животное, машина или разум Вселенной.

Ученые считают, что сознание является иллюзией, которая создается как следствие взаимодействия большого количества простых элементов. В мозге человека этими простыми элементами являются нейроны (мозг человека имеет около 86 млрд. нейронов).

Компьютер может применять простые вычисления для создания сложных систем. Мозг делает аналогично компьютеру: выстраивает действия и воспоминания как результат взаимодействия нейронов.

Мозг Больцмана можно считать мысленным экспериментом, который должен вызвать сомнения в теориях о построении Вселенной. Его считают эфемерным, как и большее число опытов, относящихся к бесконечности и необъятности.

В соответствии с гипотезой мозга Больцмана воспоминания и опыт прошедшего – это иллюзии. Все данные наблюдений и экспериментов созданы памятью.

Большинство ученых не рассматривает эту теорию Больцмана как жизнеспособную.

Квантовая теория поля и мозг Больцмана

С развитием квантовой механики ученые обнаружили квантовые флуктуации вакуума. Физический вакуум – это не абсолютно пустое пространство, в нем всегда возникают виртуальные частицы, существующие крайне малое время. Ряд ученых считают, что квантовые флуктуации способны определять множество важных аспектов жизни.

Рассмотрим следующую ситуацию: пара виртуальных частиц возникли в вакууме, и быстро разошлись в пространстве, далее они встретили миллиарды других таких же частиц и случайно создали точную копию Солнечной системы или конкретного человека, имеющего воспоминания, идеи, переживания – так ученые вернулись к идеям Больцмана.

Однако, возникновение одного мозга человека некоторые считают более вероятным событием, чем появления целого человека. Это будет тот самый мозг Больцмана, который осознает свое существование.

Основатель инфляционной модели развития Вселенной А. Линде писал о том, что логика квантовой теории поля и инфляционной космологии заставляет его думать о том, что в бесконечном удалении по времени в вакууме станут возникать много новых копий его самого, а вернее его сознания. При этом непонятно, где оригинал, а где его копия. Кроме того, если количество копий равно бесконечности, то вероятность быть копией больше, чем оригиналом.

Можно выделить два подхода в науке, которые отстаивают уникальность сознания:

Источник