宇宙は「ボルツマン脳」が作り出した虚構か? 我々が仮想現実空間にいる可能性が高い理由

宇宙は「ボルツマン脳」が作り出した虚構か? 我々が仮想現実空間にいる可能性が高い理由の画像1画像は「Big Think」より引用

 宇宙の歴史はすべて嘘だったかもしれない。知的情報サイト「Big Think」(10月21日付)から、物理学の常識を覆す思考実験「ボルツマン脳」をご紹介しよう。

※ こちらの記事は2018年10月22日の記事を再掲しています。

■ビッグバンとエントロピー

 約138億年前のビッグバンで宇宙が誕生し、長い年月をかけ、惑星、銀河系、そして地球、生命体、人類が次から次へと生まれてきた。これはエントロピー増大の法則の観点からも記述することができる。

 エントロピーとはざっくり言って、「無秩序(乱雑さ)の度合い」のことをいう。たとえば、卵を黄身と白身に整然と分けた状態はエントロピーが小さいが、両方をボールに入れかき混ぜるとエントロピーが増大する。また、エントロピーは常に「小さい(秩序)→大きい(無秩序)」という方向に進むため、かき混ぜられた卵をそっくりもとの完璧な黄身と白身の状態に戻すことはできない。

 先ほどの例でいえば、最低のエントロピー状態であるビッグバンから、エントロピーが増大していき、地球が誕生し、人類が誕生してきたということだ。

宇宙は「ボルツマン脳」が作り出した虚構か? 我々が仮想現実空間にいる可能性が高い理由の画像2ボルツマン「Wikipedia」より引用

 しかし、なぜ低エントロピー状態であるビッグバンがそもそも存在したのだろうか(宇宙は始まったのだろうか)? この疑問に1つの回答を与えたのが、19世紀の物理学者ルートヴィッヒ・ボルツマンである。

 熱現象の不可逆性(エントロピーの増大)を証明したことで有名なボルツマンであるが、同時にエントロピーが減少する可能性にも言及している。時間の経過とともにエントロピーが増大する確率は高いものの、エントロピーが減少する確率もゼロではないというのだ。

 エントロピーが減少するとは、たとえば、部屋の中に散らばった全ての分子が、部屋の隅っこにかたまってしまう事態を指す。もちろん、こうしたことが起こる確率は極めて低いが、統計的には可能なのだ。

 このアイデアを宇宙に適用してみると、エントロピーが増大し切ってしまった熱平衡状態の宇宙であっても、ランダムな確率で低エントロピー状態に逆行することで、ビッグバンが発生し、宇宙が開始されることになる。

 宇宙はビッグバンとビッグクランチを繰り返すとする「サイクリック宇宙論」に似たアイデアであるが、いずれにしろ、宇宙が1回性のものでないとすれば、「宇宙は無から生まれた」とする説明不可能な想定を回避することができる。

■複雑すぎる宇宙の謎

宇宙は「ボルツマン脳」が作り出した虚構か? 我々が仮想現実空間にいる可能性が高い理由の画像3宇宙の膨張モデル 「Wikipedia」より引用

 しかし同時に、この宇宙解釈は問題も提起する。サルがキーボードの上でランダムに無限回跳ね回ったら、低確率ではあるが、いずれシェークスピア全集と一言一句違わないものを打ち出すことができるだろう。だが、確率的に考えれば、シェークスピア全集よりもはるかに短いリンカーンのゲティスバーグ演説が打ち出される確率の方が高い。

 同様に、ビッグバンがランダムな出来事であり、宇宙の生成もランダムであるならば、我々の知っているような複雑な宇宙よりも簡単なものが生成される確率の方がずっと高いはずだ。このことは量子のランダムなゆらぎの観点から言っても物理学的に支持されているそうだ。

 では、「より簡単なもの」とは何だろうか?

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