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什么是玻尔兹曼大脑科学家为什么要研究它
或许你知道一个叫作笛卡尔的人，世人对他的印象不仅只是停留在“我思故我在”，他还提出过一个思想：你如何证明外面的世界不是你的幻想世界呢？此思想一经提出就引起了轩然大波，那时的人甚至一度陷入恐慌之中，因为他们发现好像确实没有什么能证明自己就是真实存在的。但笛卡尔的思想还有一个物理版本，被称为玻尔兹曼大脑。到目前为止，玻尔兹曼大脑思想一直是科学界争论的焦点之一，让我们看看它的背后究竟隐藏着什么吧。
物理学在整个人类社会中的地位非常之高，这是因为在此之前，虚幻和真实一直是哲学和神学的必争话题，直到物理学的介入才让它们双方停息事端。如庄周梦蝶，再例如电影《盗梦空间》中让人难分真假的梦境，这一切都来自一个很简单的思想：我们听到、看到、摸到、嗅到的所有东西都来自我们的感觉器官。这些信息在进入我们大脑时是直观的，如果我们看到一个人嘴巴在动，但无法听到他在说什么，信息通道就会闭塞一部分，就无法完整地传达到大脑，也就会出现一种“做梦”的感觉。（我们不讨论现实中因各种原因丧失部分感官功能的人）
那么如果说感官不经过大脑，大脑就无法思考了吗？这在逻辑上是否定的，毕竟我们无法想象出一个从未接触过的“东西”。即虽然我们在做梦时会经历各种怪诞，但这一切都建立在我们曾经见过或曾经感受过所引发的联想。例如当我们梦到了从未听到过的奇妙声音，这是因为我们在现实中就听过“声音”这个东西。
话又说回来，这些与玻尔兹曼大脑有什么关系呢？通俗来讲，波尔兹曼大脑就是一个虚拟的体验，就算没有身体，依然能够感受到世间的一切。地球所有人的思想都一定不会不一致，都是处于无序的状态，但如果我们强行用虚拟体验将之变为有序，这一切都变得有意思了。
我们先聚集一群人，当其中第一个虚拟体验出现时，我们将其编号为1，当第二个虚拟体验出现时，我们将其编号为2。这时虽然这一群人的思想都是无序地，可我们用波尔兹曼大脑的方式强行变得有序了起来。如果再不告诉他们序号的情况下让地球上的人随机排列，总有一天人们会排列到完全有序的队列。这上面提及一个相关理论，那就是当一个概率趋向无限小的事件被增加无限多的数量和时间，该事件一定会发生。就好似让一只猴子在电脑前随机敲打，只要时间足够长，猴子早晚会打出一套《世界百科全书》出来。
那么将这些所有序号按顺序排列，不只是思想，就连宇宙中也会存在类似的序号，它的载体更多，可能是一颗星球、一粒尘埃甚至是一颗黑洞。就此计算，整个宇宙可能存在无限多个类似“思想”的波尔兹曼大脑，我们甚至可以将它与平行宇宙联系起来，研究波尔兹曼大脑的意义就变得十分重要。
玻尔兹曼常数是
玻尔兹曼常数为1.3806505(24) × 10^-23 J/K，玻尔兹曼常数（Boltzmann constant）（k 或 kB）是指有关于温度及能量的一个物理常数。玻尔兹曼是一位奥地利物理学家，在统计力学的理论有重大贡献，玻尔兹曼常数具有相当重要的地位。
热力学单位开尔文就是用玻尔茨曼常数定义的。2018年11月16日，国际计量大会通过决议，1开尔文将定义为“对应玻尔兹曼常数为1.380649×10^-23J·K^-1的热力学温度”。新的定义于2019年5月20日起正式生效。
扩展资料
玻尔兹曼常数的应用：
1、熵函数
熵可以定义为玻尔兹曼常数乘以系统分子的状态数的对数值：S=k㏑Ω。这个公式是统计学的中心概念。系统某一宏观态对应的微观态数愈多，即它的混乱度愈大，则该状态的熵也愈大。因而熵是表征系统状态无序度的物理量。
2、理想气体温度
理想气体的压强公式为p=(1/3)Nmv*v/V=(2N/3V)Ek，V为体积。而理想气体状态方程P=N/V*(R/N0)*T，其中N为分子数，N’为阿伏加德罗常数，定义R/N’为玻尔兹曼常数k。
玻尔兹曼方程是什么
玻尔兹曼方程指的是：
玻尔兹曼方程是一个描述非热力学平衡状态的热力学系统统计行为的偏微分方程，由路德维希·玻尔兹曼于1872年提出。关于此方程描述的系统，一个经典的例子是空间中一具有温度梯度的流体。构成此流体的微粒通过随机而具有偏向性的流动使得热量从较热的区域流向较冷的区域。
玻尔兹曼方程的解：
直到2010年，玻尔兹曼方程的准确解才在数学上被证明是良好的。这意味着，如果对服从玻尔兹曼方程的系统施加一个微扰，此系统最终将回到平衡状态，而不是发散到无穷，或表现出其他的行为。然而，这种存在性证明是无助于我们在现实问题中求解该等式的。
事实上，这个结论只告诉我们某种特定条件下的解是否存在，而不是如何找到他们。在实践中，数值计算方法被用于寻找各种形式的波尔兹曼方程的近似解，应用范围从稀薄气流中的高超音速空气动力学，到等离子体的流动中都可以见到。
波尔兹曼常数是什么
有关于温度及能量的一个物理常数。
玻尔兹曼常数说明了，在微观的粒子运动和宏观统计行为之间的数量级关系。需要什么数量级的微观粒子，才能够表现出宏观的热力学行为。扯得更远一点，这个常数描述的是，意识依赖的宏观物质，与微观世界之间的数量级的关系。需要什么量级的微观粒子，才能够支撑意识活动的存在。
玻尔兹曼常量系热力学的一个基本常量，记为“k”，数值为：k=1.380649 × 10-23 J/K，玻尔兹曼常量可以推导得到：理想气体常数R等于玻尔兹曼常数乘以阿伏伽德罗常数（即R=k·NA）。
应用范围：
①温度完全由气体分子运动的平均平动动能决定。也就是说，宏观测量的温度完全和微观的分子运动的平均平动动能相对应，或者说，大量分子的平均平动动能的统计表现就是温度（如果只考虑分子的平动的话）。
②如果已知气体的温度，就可以反过来求出处在这个温度下的分子的平动速度的平方的平均值，这个平均值开方就得到所谓方均根速率。
玻尔兹曼分布公式
玻尔兹曼分布公式：dP*A=ρ＊A＊dr。玻尔兹曼分布律是一种覆盖系统各种状态的概率分布、概率测量或者频率分布。当有保守外力（如重力场、电场等）作用时，气体分子的空间位置就不再均匀分布了，不同位置处分子数密度不同。玻尔兹曼分布律是描述理想气体在受保守外力作用、或保守外力场的作用不可忽略时，处于热平衡态下的气体分子按能量的分布规律。
概率分布，是指用于表述随机变量取值的概率规律。事件的概率表示了一次试验中某一个结果发生的可能性大小。若要全面了解试验，则必须知道试验的全部可能结果及各种可能结果发生的概率，即随机试验的概率分布。如果试验结果用变量X的取值来表示，则随机试验的概率分布就是随机变量的概率分布，即随机变量的可能取值及取得对应值的概率。根据随机变量所属类型的不同，概率分布取不同的表现形式。
路德维希·玻尔兹曼的人物生平
1844年玻尔兹曼出生于维也纳，在维也纳和林茨接受教育，1866年22岁时获维也纳大学博士学位，之后就有好几个大学向他提供职位。他曾先后在格拉茨大学、维也纳大学、慕尼黑大学以及莱比锡大学等地任教。其中曾两度分别在格拉茨大学和维也纳大学任教。
1877年，波尔兹曼又提出，用“熵”来量度一个系统中分子的无序程度，并给出熵S与无序度W（即某一个客观状态对应微观态数目，或者说是宏观态出现的概率）之间的关系为S=k㏒W。这就是著名的波尔兹曼公式，其中常数 k=1.38×10^(-23) J/K 称为波尔兹曼常数。他最先把热力学原理应用于辐射，导出热辐射定律，称斯特藩-玻尔兹曼定律。他还注重自然科学哲学问题的研究，著有《物质的动理论》等。作为哲学家，他反对实证论和现象论，并在原子论遭到严重攻击的时刻坚决捍卫它。
1877年他又提出了著名的玻尔兹曼熵公式
后来普朗克将其改写为
kB称为玻尔兹曼常数。19世纪末期，玻尔兹曼又与斯特藩一起建立了斯特藩-玻尔兹曼定律。
玻尔兹曼后期在与马赫的经验主义和奥斯特瓦尔德的唯能论论战中身心俱疲，于1906年9月5日自杀身亡。他死后被葬在维也纳中央公墓。
