NeoFronteras

Cerebros de Boltzmann e inestabilidad cognitiva

Área: Física — Domingo, 19 de Febrero de 2017

Las teorías cosmológicas que predicen la existencia observadores formados en su mayoría por cerebros de Boltzmann son cognitivamente inestables.

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Sean Carroll (California Institute of Technology) vuelve a la carga con sus cerebros de Boltzmann.

Imagine que, de la nada, aparecen una serie de cerebros autoconscientes flotando en el vacío a partir de una fluctuación. Obviamente suena un tanto absurdo, pero resulta que estos cerebros, u otros tipos de entes absurdos, son producidos por ciertas teorías cosmológicas.

Esta noción proviene de Ludwig Boltzmann, que en siglo XIX propuso que la entropía, que es una medida del desorden, siempre crece en un sistema cerrado. Como hay muchas más maneras de que un sistema esté desordenado que ordenado, es mucho más fácil que este vaya hacia el desorden. Pero, entonces, hay una posibilidad no nula de que el sistema fluctúe hacia un estado más ordenado.

Puede que esa probabilidad sea muy pequeña, pero si el tiempo del que se dispone es infinito entonces, con total seguridad, se generarán entes extraños, como los cerebros de Boltzmann.

Si a todo esto añadimos las posibles fluctuaciones cuánticas entonces la aparición de estos entes se facilita. En un espacio totalmente desprovisto de materia, como el de un futuro universo expandido y diluido hasta el infinito, sería el propio espacio el que podría fluctuar.

Pero, no vemos ningún cerebro de Boltzmann por ningún lado, cosa obvia, por otra parte. De hecho, si se es un buen científico positivista se debe de dar crédito a lo que se observa y concluir que si nuestra teoría predice este tipo de cerebros es que hay algo que no funciona en ella.

Es aquí en donde nos encontramos con algo interesante. Lo malo de los físicos teóricos es son muy productivos. Generan un montón de teorías e hipótesis, pero luego hay pocas herramientas para deshacerse de la mayor parte de ellas, porque, entre otras cosas, aunque sean incompatibles entre sí, todas funcionan si se tienen en cuenta los pocos datos con los que contamos.

Uno esperaría que lo ideal sería que los experimentos se encargaran de hacer la criba. Pero, conforme avanza la Física, cada vez se tienen menos posibilidades en ese aspecto. A ver si LIGO nos ayuda en este aspecto experimental.

Así que nos tenemos que conformar con cribas teóricas, como la existencia de cerebros de Boltzmann. Si una teoría predice estos entes es que está mal.

Sean Carroll propone en un nuevo artículo suyo un nuevo concepto que no sólo ayuda a eliminar esas versiones de las teorías, sino que además propone un marco conceptual para el Cosmos como el más probable.

Así, por ejemplo, si el Universo se expande aceleradamente debido a la energía oscura entonces el Universo se expandirá para siempre. Eso significa un tiempo futuro infinito, por lo que puede haber fluctuaciones que produzcan cerebros de Boltzmann entre otros entes absurdos.

Lo malo es que estos cerebros serán observadores de ese Universo, por lo que, a largo plazo, los principales observadores conscientes del Universo serán precisamente cerebros de Boltzmann y similares. Lo peor es que, entonces, según ese razonamiento, nosotros podríamos ser cerebros de esos.

Carroll razona que si estos cerebros pueden aparecer a partir de una fluctuación entonces deben de vivir en un futuro lejano, pues el Universo necesita de un tiempo casi infinito para generar algo así.

Por tanto, como el Universo tiene sólo 13.800 millones de años de edad, no le puede haber dado tiempo a generar cerebros de Boltzmann y nosotros, por tanto, no somos ese tipo de ente.

Si nosotros fuéramos verdaderamente ese tipo de cerebros en un Universo viejo, entonces nuestras percepciones estarían completamente aturdidas, pues lo que vemos y medimos es un Universo de 13.800 millones de años de edad. “No tenemos razones para pensar que nuestra memoria del pasado sea precisa”, añade.

El asunto, según Carroll no es que la existencia de estos observadores esté descartada por nuestros datos, sino que las teorías que los predicen son cognitivamente inestables. Es decir, no pueden ser simultáneamente verdaderas y creíbles de un modo justificado.

A esta paradoja la denomina inestabilidad cognitiva, que es la incapacidad de confiar en nuestros propios procesos de razonamiento y memoria. Y esto es precisamente suficiente para descartar esos universos y los modelos cosmológicos que los producen.

Así, por ejemplo. Si en las teorías sobre la materia oscura esta cambia en intensidad e incluso signo en el tiempo, puede ocurrir que el Universo frene su expansión y colapse sobre sí mismo. En este caso no habrá tiempo de que se formen cerebros de Boltzmann.

Por otro lado, si la energía oscura permite la expansión eterna entonces sí se formarán estos cerebros al cabo de un tiempo a partir de fluctuaciones si se espera lo suficiente.

Pero saber si el universo fluctúa y en qué medida depende de las particularidades de una teoría cuántica de la gravedad de la que todavía carecemos. Si estas fluctuaciones están muy restringidas, la aparición de cerebros de Boltzmann puede que no se diera incluso en una expansión eterna.

Por tanto, este criterio de la presencia de cerebros de Boltzmann puede ayudar a decidir entre diversas versiones de teorías cuántica de la gravedad. O bien, si estas permiten muchas fluctuaciones, entonces debe de darse un Big Crunch y no una expansión eterna.

En otras palabras, si tu teoría predice una mayoría de observadores que son cerebros de Boltzmann entonces la teoría debe quedar descartada.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=5337

Fuentes y referencias:
Artículo original
Multiverso inflacionario y cerebros de Boltzmann.
Ilustración: fotograma de la serie Futurama.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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19 Comentarios

  1. JavierL:

    Si algo tan complejo como un cerebro autosuficiente puede aparecer por fluctuaciones cuánticas ¿ no podría algo más simple como la primera vida de este planeta haber surgido igual?

    Habló en el mismo aire probabilistico claro está.

    Y habría una gran diferencia la primera vida de puede mantener en el tiempo, un cerebro de estos en el vacío aunque se formará no duraría mucho en morir. Lo cual puede explicar también porque no lo vemos.

  2. lluís:

    Parece ser que la constante cosmológica (energía oscura o densidad de energía del espacio vacío) tiene un valor pequeño, pero si fuera un algo mayor podría actuar como una fuerza atractiva que se incrementaría con la distancia.Esa fuerza casi de inmediato revertiría la expansión del Universo hasta causar su colapso.

    Y ahora viene una idea locamente especulativa, pero divertida.¿Podría el universo colapsado convertirse en un agujero negro? Las partículas bien pueden colapsarse en agujero negro. Bueno, pues una vez convertido en agujero negro ¿podría escapar de ese agujero negro “universal”, la suficiente información, codificada en partículas tales como neutrinos de altas energías de los que parece haber detectado el IceCub? Si esos neutrinos tuvieran tan altas energías como para permitir la codificación de información atrapada en el universo colapsado a agujero negro y pudiera escapar esa información de manera similar a como lo hace la famosa ” Radiación de Hawking”, ¿Cabría esperar que en un tiempo muy muy muy largo, el suficiente como para poderse ir agregando información que se autoorganizara, se dieran “cerebros de Boltzmann?.

    Bueno, a uno de vez en cuando le entran ganas de emular a los divertidos físicos teóricos, y construuye sus propios juguetitos, en este caso una parida más bien. Pero bueno ahí queda, la cosa.

    Lo queda claro, es que “de momento” no son descartables los cerebritos Boltzmann, señor que por otra parte era muy serio y muy buen físico.

  3. Miguel Ángel:

    Yo no pongo en duda la sinceridad de Boltzmann, amigo Lluís, pero lo que se plantea en la noticia, más que una dicusión entre físicos teóricos, es un debate filosófico. Y este debate en concreto te lo puede tomar tan a broma como quieras y no pasa ná.
    De hecho, Neo ya viene a advertirlo en el párrafo 11:

    “Lo malo de los físicos teóricos es que son muy productivos. Generan un montón de teorías e hipótesis, pero luego hay pocas herramientas para deshacerse de la mayor parte de ellas, porque, entre otras cosas, aunque sean incompatibles entre sí, todas funcionan si se tienen en cuenta los pocos datos con los que contamos.”

    De entrada, el “positivismo” apoyándose en un argumento que dice que si no vemos los cerebros, es porque la teoría es errónea. Pero este argumento tiene su contrargumento antipositivista (no cabía esperar otra cosa) si consideramos que estamos descartando los cerebros sin haber observado todo el Universo ni cómo será en el futuro…y como ni una ni otra cosa son comprobables, el debate queda y permanecerá abierto.
    Vamos, que el contrargumentador que contrargumente, mejor contrargumentador será. Eso sí, nos podemos entretener todo lo que queramos, como ya lo estamos haciendo.

    Un abrazo.

  4. Tomás:

    A mi entender esos cerebros Boltzmann son ganas de imaginar por sí, puesto que, como viene a decir JavierL y yo amplío, un cerebro precisa de un cuerpo y un cuerpo de un entorno que lo sostenga, así que, prácticamente un solo cerebro precisaría un mundo. O, en vez de cerebros habría que imaginar mundos un tanto similares al nuestro pululando alrededor de nosotros y originados por fluctuaciones -quizá instantáneas-.
    Como dice el final del artículo, “si tu teoría predice… cerebros Boltzmann… debe ser descartada”.

  5. lluís:

    Amigos Miguel Ángel y Tomás, ¿pero que os habéis tomado en serio lo que puse en el comentario?, yo ya dije ahí que eso era una parida, y claro que es más una cuestión filosófica que otra cosa eso de los “cerebros de Boltzmann “, son seres ideales inventados por ese gran físico que fue Boltzmann, como lo son el “demonio de Maxwell” o, incluso el ” Evil Demon” de Descartes, pero aunque sean ideas filosóficas, estan fuertemente relacionadas con la física.

    Dice Tomás que un cerebro necesita un cuerpo. Bueno, esto no tendría mayor problema. Nosotros ya somos el “cuerpo de un universo que se piensa asímismo, precisamente através nuestro”. Esto esta escrito por aquí en alguno de los “posts” de Neo, si mal no recuerdo.

    También he tenido en cuenta en la “paridita” que escribí, el asunto de la ” Paradoja de la Información”.

    Bien, un abrazo a cada uno de mis buenos amigos “positivistas” Miguel Ángel y Tomás.

  6. Javier:

    No estoy de acuerdo en aquello de que un cerebro de Boltzman no podría sobrevivir en el espacio. Estamos hablando (o al menos eso he entendido) de un ser auto-consciente, y conceptos como “cuerpo” son básicamente conceptos que tenemos muy arraigados, pero que yo no estoy seguro de si son necesarios. En cuanto al entorno que lo sostenga, en nubes de gas protoplanetarias un sistema vivo podría valerse de los procesos químicos necesarios para subsistir, aprovechando ademas la energía de su estrella madre, por lo que tampoco estamos muy seguros de lo que se necesita para poder mantener una consciencia. El mismo concepto de “vida” también me parece algo complicado de definir, mas cuando hablamos de la “posibilidad” de que se cree una consciencia de la nada. Incluso mediante fluctuaciones espaciales y cuánticas (dolor de cabeza me produce nombrarlo simplemente).

    Por otro lado, y ya refiriéndome al articulo, no entiendo quien pudiera tener la autoridad intelectual de afirmar si hay “suficiente” o “no suficiente” tiempo para que se genere un cerebro de Boltzman. La lógica me dice que efectivamente se necesitará de mucho tiempo, ya que la probabilidad es casi nula. Pero 13800 millones de años no es tampoco un pestañeo. ¿Alguien ha medido esa posibilidad? ¿Tenemos datos (con lo que sabemos) para calcularla? Y si no es así, ¿cómo entonces es posible afirmar que no ha habido suficiente tiempo?

    El tema de no haber percibido cerebros de Boltzman hasta ahora no me parece argumento suficiente. Hasta ahora no habíamos podido ver agujeros negros (de no ser por Ligo) y hace poco que hemos podido detectar los primeros exoplanetas. ¿Cómo entonces podríamos haber detectado una consciencia en nuestro cosmos, la cual ha de ser por necesidad poco numerosa, debido a la tan escasa probabilidad de que se produzcan? Sería como afirmar que no existen los tréboles de cuatro hojas, por el simple hecho de no haber encontrado ninguno nunca.

  7. JavierL:

    Revisando sobre el tema me conseguí que continuamente lo tratan de modo probabilistico, no con la esperanza que fuera tal como se está tratando aquí . Creo que este párrafo resume lo que he encontrado:

    la posibilidad de que surgieran estos “cerebros de Boltzmann”, aun siendo extremadamente improbable, lo sería menos que la de un universo realmente tan ordenado como para que la vida y la consciencia fueran en él fenómenos normales.

    Es decir, con las leyes de entropia lo más probable es una sopa de partículas muy desorganizadas y no el orden que se ve, y se habla de que una fluctuación puede generar un poco de orden, pero es más probable un cerebro que todo el orden del planeta..

    Luego de leer todo eso mi opinión es que tomar toda la complejidad de la tierra para sacar una probabilidad me parece trampa, si bien es cierto que así luce más probable un cerebro que todo el planeta, sería mucho más probable la primera bacteria víva, y a partir de allí es que se construyó todo, así que no se necesita llevar toda la probabilidad más allá.

  8. petrus:

    Fluctuaciones cuánticas ¿ de qué ?. El universo, el cosmos que conocemos más el resto real o posible, u otro ente distinto, sea lo que sea, pero al menos uno, un ente, debe existir desde siempre, desde toda la eternidad, sin principio (no hay t=0 ). Veamos por qué. Si en algún momento se hubiera dado la nada absoluta, en ella o de ella no se podría producir fluctuación, cosa o fenómeno alguno, y la nada absoluta seguiría presente ( es un decir ) hoy y para siempre, pues la nada, la nada absoluta, no es productiva. Si hay algo hoy, entonces es que jamás se ha dado la nada absoluta, siempre ha habido algo, universo o no, inhibiéndola. Ese algo debe existir por sí mismo y no tener principio, pues si lo tuviera ( ahora no existe aún pero ahora ya sí) , antes de existir tendríamos la nada absoluta, y hemos visto que eso es una imposibilidad, demostrada por la existencia actual de algo. Por lo tanto, la existencia actual de algo demuestra que hay algún ente necesario para evitar la nada desde toda la eternidad. El universo puede tener 13… años, pero no estamos hablando de tiempo finito o ni siquiera de tiempo… Si Nietzsche leyera esto , resucitaría para escribir la respuesta a su pregunta ¿ por qué hay algo?, tal vez así: Hay algo porque siempre hubo algo.
    Saludemos a ese algo necesario que inhibe la nada y nos permite escribir estas rarezas…

  9. Dr. Thriller:

    Había leído hace tiempo un ensayo (colgado en la interné) sobre Sto. Tomás de Aquino, un tipo por lo visto con la cabeza muy bien amueblada más allá de su circunstancia histórica y cultural y una musculatura intelectual de olimpiada -dopings aparte. El ensayo no tenía mucho que ver ni con su trabajo filosófico ni mucho menos el impacto que tuvo en la cultura occidental, sino, con lo que se podría decir sus idas de pinza. Venía acompañado de un link al inefable youtube donde había un anuncio de TV de ubicación temporal imposible, de unos neumáticos, pero el lema venía a ser algo así como “la potencia sin control, oblea garantizada”.

    Pues eso, que a Sto. Tomás se le iba la pinza pero de qué manera. Era un ensayo muy detallado, y la impresión que uno tenía era la de un ordenador colgado que está desbarrando mientras hace overflows de RAM a ráfagas de púlsar enloquecido. Pero claro, estos desbarres no eran iluminaciones tipo flash de una tarde de verano, o invierno, sino que eran cosas muy curradas que sabe Dios, nunca mejor dicho, el tiempo que le llevó parirlas, tomando un comentario ut supra.

    Pues eso, la potencia sin control, oblea garantizada.

    Tomás, otra de las obleas de la potencia sin control salía de suyo natural del modelo cosmológico Steady State (estado estacionario), por cierto más elegante según opinión del not-so-petit-committe-of-prêt-a-porter de la Physical Review of Uncontrolled-Powered Waffers. Una revista poco conocida con un índice de impacto notable, nunca mejor dicho. Van a fichar a Verlinde para que limpie un poco toda la cuerda que hay por el suelo.

  10. Miguel Ángel:

    Al contrario, amigo Lluís: mi comentario no era de discrepancia, sino que iba a renglón seguido del tuyo. Buena prueba de que te lo estabas tomando a la ligera es que te hayas animado incluso a esbozar tu propia idea, que no es cosa que suelas hacer todos los días.
    De todos modos, no te preocupes, que los mensajes de texto son altamente susceptibles de malentenderse. Y, ahora aclarado todo, el resultado es una suma no nula porque seguro que los dos nos sentimos mejor.
    Más abrazos.

  11. JavierL:

    Amigo petrus, según leí serían fluctuaciones de la misma entropia, anexo uno pedazos de Wikipedia

    A Boltzmann la literatura sobre este tema le atribuye haber propuesto que nosotros y el Universo de mucho orden (o baja entropía) que observamos somos en realidad una fluctuación aleatoria eclosionada en un Universo de mayor entropía, mucho más grande e inobservable. Incluso en un estado cercano al equilibrio, allí existirían fluctuaciones estocásticas del nivel de entropía. Las fluctuaciones (subuniversos) más comunes serían relativamente pequeñas, únicamente dando lugar a pequeñas cantidades de orden, mientras que fluctuaciones mayores y sus mayores niveles de organización asociados serían relativamente más raros…

    … Se reconoce que (estas) enormes fluctuaciones cosmológicas serían altísimamente improbables, pero se afirma que esto puede ser explicado por el enorme tamaño del Universo…

    … Todo ello conduce al concepto del cerebro de Boltzmann: si nuestro actual nivel de organización, donde están dadas muchas entidades conscientes de sí mismas, es el resultado de una fluctuación aleatoria, este nivel sería mucho más improbable que un nivel de organización que sólo fuera capaz de crear una única entidad consciente de sí misma.

  12. Tomás:

    Pues nada, con una fluctuación cuántica, se puede admitir hasta la existencia de dios, que evidentemente es consciente de sí mismo. Y luego él crea todo lo posible y lo imposible. ¡Vaya broma!

  13. Javier:

    A JavierL, en su párrafo 3. Puede que las entidades ordenadas y menos entrópicas tiendan de alguna manera a un estado de menor entropía, de la misma manera que los sistemas entrópicos tienden a una mayor entropía. Como la vida misma. En función del tiempo, la vida se ha ido haciendo cada vez más compleja y más ordenada, ya que es la mejor manera de mantener ese sistema ordenado. Puede que una vez aparezca la “chispa” de un sistema ordenado, este se mantenga con mayor facilidad.
    Para mi, aunque suene descabellado, es probable que la vida en la tierra sea un gran cerebro de Boltzman. Un sistema ordenado que surge y evoluciona a sistemas aun más ordenados, hasta el punto de producir una especie consciente de si misma. Que sean muchas entidades o pocas es irrelevante. La reproducción es lo que tiene. El hecho de estar ahora mismo escribiendo estas lineas me parece un “milagro”, que no es más que la existencia de un suceso con probabilidad no nula de suceder, pero sí extremadamente pequeña.

  14. JavierL:

    Sin embargo amigo tomas, ni siquiera así se puede crear un ser omnipresente, omnisciente y omnipotente.

    Referente al artículo, pues si veo que sin importar las probabilidades, también importa la posibilidades, una consciencia unica y aislada de todo puede ser matemáticamente más probable pero igual podría no ser físicamente posible.

  15. JavierL:

    Amigo Javier estoy de acuerdo… Y es que allí es donde veo la trampa… Como comentaba antes basta con sacar la probabilidad de la primera bacteria… A partir de ahí todo surge solo por evolución.

    Decir que un cerebro solo es más probable que todo el orden que vemos es a mi parecer un cálculo absurdo porque están sacando intrincamente la probabilidad de que toda la vida de la tierra se produjera en una sola fluctuación…

    Obvio que un solo cerebro es más probable que 7 mil millones de cerebros… Pero es que los 7 mil millones no se formaron en una sola fluctuación.

  16. NeoFronteras:

    Sólo una aclaración. Estos cerebros no son más que unos entres autoconscientes capaces de observar el Universo que pueden aparecer de la nada a través de una fluctuación. No necesitan ser un cerebro orgánico desconectado de un cuerpo y, a pesar de ello, vivo. Aunque también sería posible. Dado un tiempo infinito, absolutamente todo es posible bajos estos términos, incluso la aparición de un Big Bang y la génesis de otro universo.

  17. Tomás:

    Ya lo digo, querido Neo; naturalmente con cierta irónica incredulidad: ¿y por qué no un dios que luego cree el universo? Sería asombroso, pero, claro, dando un tiempo infinito… todo parece posible, hasta la inmortalidad de los mortales.

  18. NeoFronteras:

    Un dios no puede ser porque, por definición, es infinito, ilimitado y todas esas cosas que se le presuponen.

  19. Tomás:

    Bueno, pero siendo ese tiempo infinito, ¿quién sabe? Además podemos minimizarlo y pensarlo como una especie de Júpiter. Solo es, y siempre ha sido, cuestión de la imaginación humana. En resumen, que esa historia de los Boltzmann me parece una insensatez, o si se quiere ser benévolo, un divertimento, un entretenimiento especulativo.
    De todas formas, ya señalo en mi 17 que mis palabras son de cierta irónica incredulidad, la cual que se extiende a los Boltzmann.

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