窺視我們的眼睛
不少宇宙學家認為，從量子真空中向我們虎視眈眈的“玻爾茲曼”大腦是非常、非常可怕的，因為相關的演化模式提示：這些大腦對于宇宙的看法，與我們存在着驚人的差異。
隻要被賦予足夠的空間和時間，一種有意識的物質就會從真空中突然蹦出來，即使它持續的時間僅為1微秒。
誠然，這類事情是不可思議的，未必真的會發生，但卻并非不可能——至少從理論上說是如此。物理學家将這類基于假設的存在，稱之為“玻爾茲曼大腦”，它是根據19世紀奧地利物理學家、一位在熱力學和統計力學領域作出過重大貢獻的先驅者路德維希·玻爾茲曼來命名的。玻爾茲曼提出了宇宙是否可能産生于熱漲落的問題；他的着述預示着全新的理念：漲落還可能孕育一種觀視宇宙的意識性實體。從這個意義上說，玻爾茲曼大腦不一定是真實的大腦，毋甯說是一種隐喻，用以指稱也許會自發出現的宇宙目擊者。
乍聽之下，這種理念似乎是荒誕不經的，但它正在幫助宇宙學家努力探索宇宙的演化模式以及人類在其中的位置。
宇宙論，包括大部分科學，莫不建立在下述假設之上：在世間萬物的宏大天象圖中，我們人類是典型的目擊者。16世紀的波蘭天文學家尼古勞斯·哥白尼主張：地球不過是一塊沿着太陽軌道運行的岩石。自從那時以來，人類就被廢黜了其在宇宙中獨一無二的地位。
物理學的諸多定律，無論對我們周遭的世界，抑或對可見宇宙的其他區域，似乎都是普遍适用的。所以，除非有理由以其他方式思維，否則都應假設我們人類才是典型的目擊者，這是長期以來被世人視為神聖不可侵犯的觀念。“對于我們所做的一切而言，這個假設是絕對必不可少的。”美國馬薩諸塞州塔夫茨大學的亞曆克斯·維倫金說，“如果不是這樣假設的話，那就無法對任何事情作出推論來。”
這是因為：如若不然，無論我們看到什麼，都不足以代表整個宇宙的概貌。由此，出現了這樣的問題：據某些得到公認的宇宙論演化模式預測，在未來萬億年内，“玻爾茲曼大腦”也許會在數量上大大超過像我們這樣維系于千萬年進化和生命支持的“普通目擊者”。如果真是這樣的話，那麼，在宇宙的生命曆程中成為典型目擊者的，可能是那些在冥冥之中窺視着我們的玻爾茲曼大腦，而不是我們人類。不少宇宙學家認為，這些從量子真空中向我們虎視眈眈的大腦是非常、非常可怕的，因為相關的演化模式提示：這些大腦對于宇宙的看法，與我們存在着驚人的差異。
湧動着的暗能量
在宇宙長達137億年的曆史中，“玻爾茲曼大腦”基本上連“亮相”一次的機會也沒有過。但作為加速宇宙膨脹的因素，卻足以使天象圖發生變化。
玻爾茲曼大腦嶄露其“醜陋的嘴臉”，是在20世紀90年代末。當時，有不少天體物理學家發現：宇宙正在加速膨脹，而不是像多數人預期的那樣在逐漸減緩其速度。對于這種“暗能量”的一個可能解釋，人們已熟知數十年了：虛空空間可能擁有固有的能量，它有一種排斥效應，一方面推動空間不斷膨脹，另一方面迫使物質趨于分離。對于這種效應，人們有不同的叫法，如宇宙常數或真空能量。它何以會存在的原因，是物理學中最難以解開的謎團之一。
不管其起源如何，真空能量是活躍的，而且總在發生着微妙莫測的漲落，偶爾足以轉化為顆粒和物質。這裡可能會冒出一個光子，那裡也許會形成一個原子。這些物體，體積越大，結構越複雜，就越發不大可能顯現。一旦等待的時間足夠長，就可能冷不防地冒出玻爾茲曼大腦來。“它看起來猶如一個奇迹，”加利福尼亞州斯坦福大學的理論家安德雷·林德說，“卻并非完全不可能，隻是概率極小而已。”
在宇宙長達137億年的曆史中，玻爾茲曼大腦基本上連“亮相”一次的機會也沒有過。但是作為加速宇宙膨脹的因素，卻足以使天象圖發生變化：它指向一個無窮大的空間，其持續時間也是無窮盡地漫長，而且真空在不斷發生着漲落。這将是一個對于傳統的智慧生物既冷漠、黑暗，又不甚好客的所在，卻是滋生玻爾茲曼大腦的理想之地，這些大腦所看到的隻是周圍的虛空空間。“波爾茨曼大腦和不可名狀的東西，将以某種非常緩慢的速率，從這一真空中蹦出來，但持續的時間卻非常漫長。”維倫金說。
宇宙有多少目擊者
宇宙可能産生兩種目擊者：像我們這樣的普通目擊者，以及稀奇古怪的玻爾茲曼大腦。宇宙學家面臨的問題是：必須證明宇宙演化模式不會允許玻爾茲曼大腦在數量上超越人類。
那麼，哪一種目擊者更為普遍呢？要弄清楚這個問題，不妨來考察一下暴漲理論，大部分宇宙學家将它視為對宇宙的最佳解釋。暴漲理論有一部分是由林德和維倫金在上世紀80年代發展起來的。這一理論認為：我們的宇宙在創世大爆炸後不久，發生了規模巨大的膨脹，并且迅速趨于極度“平滑”和同質，但在早期具有足夠的颠簸性，促使物質經過聚合而形成星系和銀河系。
許多宇宙學家主張：暴漲繼續在宇宙的不同點上發生，這種理論有“永恒暴漲”之稱。在下面那幅圖像中，存在着一個空間愈趨膨脹的巨大背景，從中持續不斷地孕育出新的“袖珍宇宙”來。這些宇宙，有的就像我們置身其中的宇宙那樣，經曆過短暫的爆炸生長期，然後穩定了下來；有的則可能适用截然不同的物理定律。在這個“多元宇宙”的腳本中，“袖珍宇宙”可能獲得無窮大的生長，包含着無窮數目的星系和行星，而玻爾茲曼大腦可能在數量上超過普通的目擊者。
為了駕馭這些無窮性，研究人員已着手探索每一種目擊者的存在可能性。“我們正在力求解決的，是計算這類腳本中的概率。”加利福尼亞大學伯克利分校的拉斐爾·布索說，“由此産生的泡沫數量是無窮的，它們每一個都是無窮大。所以，必須找到一種辦法，對這些無窮性加以比較。玻爾茲曼大腦就是幫助我們思索如何正确看待這種宇宙學的約束性因素之一。”
具有激進意義的解決方案，大多來自加拿大艾伯特大學的唐·佩奇。他認為，我們的宇宙想必有一種自毀機制，在玻爾茲曼大腦可能占據支配地位之前使自身歸于毀滅。
正如真空能量具有可能形成玻爾茲曼大腦的量子漲落一樣，能量本身也會發生急顫而“衰變”成更高或更低的能級。在永恒暴漲的過程中，這就是“袖珍宇宙”開始形成的緣由。
這樣的衰變，将起到宇宙複位開關的作用，防止宇宙趨于衰老而被玻爾茲曼大腦所占領。佩奇表示，為了使我們的宇宙形成相應的機制，需要從現在開始的200億年内關注這種衰變。他警告說，如果耽擱的時間過長，我們的宇宙就會急速地趨于膨脹，緻使這樣的衰變泡沫永遠也追趕不上：宇宙的最初殘片将會留存下來，永遠繁衍着“玻爾茲曼大腦”。雖然這不是急需我們的子孫輩去擔憂的事，但這個時間框架可能要比大部分人預期的短得多。
其他研究人員則認為，如果視野更廣闊超然一些，就可望達到放逐玻爾茲曼大腦的目的，而不至于使我們的宇宙在尚未成熟的年齡就毀于一旦。他們聲稱，多元宇宙正在演化出無窮數量、如同我們這樣的常規目擊者。惟一的問題是，無窮數量的玻爾茲曼大腦也會冷不防地冒出來。不過話得說回來，并非所有的無窮性都是等同的。為了判定誰将赢得競賽的勝利，物理學家已着手對目擊者的計算。“這将是人類奮起抗争的起點。”林德說。
科學家們在幹什麼
林德的方法着眼于多重“袖珍宇宙”，計算的是目擊者在任何特定的時刻内、限于某一大小空間範圍内的數目。有許多目擊者可能會在短時期内支持像我們這樣的智慧生物，而從長遠角度來看，卻勢必會引發玻爾茲曼大腦。但林德表示，由于新的宇宙總是通過永恒暴漲而産生，因此若加上所有任何特定時刻的目擊者，則普通目擊者總是會超過玻爾茲曼大腦，因為對它們的補給是源源不斷的。“如果采取這種觀測方法，”他說，“那就不會形成玻爾茲曼大腦這一悖論了。”
維倫金有自己的解決方案，它同樣建立在永恒暴漲的理論基礎上，但計算目擊者所運用的方法卻截然不同。他轉而把新“袖珍宇宙”的形成可能性，同玻爾茲曼大腦突然冒頭的可能性加以比較。按照他的計算結果，常規目擊者的出現速度，總是要比玻爾茲曼大腦來得快。
其他物理學家不相信，眼下居然有人能證明永恒暴漲模式背後的假設是正确的，清晰到足以對多重宇宙進行計算。所以，他們對運用這些模式來解決玻爾茲曼大腦問題持謹慎的态度。例如，佩奇認為，這些解決方案在“考慮無窮數的比率時，本身就是模棱兩可的。”
布索甚至走得更遠。他說，對多元宇宙作出概述，甚至在原則上也是不可能的。在我們生存的宇宙中，任何一個目擊者所能窺測的視野隻有那麼大。這是因為：目擊者的行駛速度不可能超過光速，任何信号都是如此。布索建議，繼續堅持局部視野，而不是力圖對多重宇宙的計算。“我們還是讓理論着力描述任何可能的曆史，而不要刻意拼湊如上帝般全能的視域。”他說。采取布索的方法，似乎可望解決玻爾茲曼大腦問題，但也像佩奇的建議一樣，以下述條件為前提：宇宙如衆所周知的那樣會走向自毀。
與佩奇的研究形成對照的是，布索着眼于一個狹小得多的空間區域：在某一目擊者地平線内的範圍。由于為玻爾茲曼大腦露面所留的空間狹小得多，因此宇宙在自毀以前的持續時間也要長得多，隻是衰變的速度依然很快，不至于使玻爾茲曼大腦占據上風。“玻爾茲曼大腦可能勝出的惟一機會，是真空的持續時間超過玻爾茲曼大腦冒頭所必需的時間。”布索說。他還透露稱，甚至出現一次所必需的時間，“就漫長得足以讓人精神錯亂。”即使在經過不可思議的漫長時間——10×1020年——以後，宇宙趨于自毀了，也仍然會來得及阻止玻爾茲曼大腦占據上風。
那麼，哪一種方法是正确的呢？對玻爾茲曼大腦的放逐，最終向我們昭示了什麼宇宙奧秘呢？這一點至今還沒有達成共識，也無法通過實驗加以驗證。佩奇說，在應對多元宇宙方面，我們依然是“幼稚盲從而易受騙的人”。到目前為止，能指出潛在的問題，他就感到心滿意足了。
然而，從玻爾茲曼大腦的探索中可以看出：計算多元宇宙概率的方法，哪一種是正确的，哪一種是錯誤的。維倫金聲稱，任何嚴肅的方法理應提供下述答案：常規的目擊者戰勝奇異的目擊者。林德也持類似的看法。“如果我們提出某些暴漲宇宙學方面的概率已知量，而它又導緻了玻爾茲曼大腦問題，”他說，“那就從另一個側面證明：我們的研究方向是錯誤的。”
相反，如果計算玻爾茲曼大腦的方法，提供了對一個不同問題的深入見解，那可能是一個預示方向對頭的信号。最近，布索和他的同事将他們在特定地平線内的研究，擴大到計算一個典型的目擊者所觀測的真空能量上。先前預測這個能量密度的方法得到的結果，比觀測值高出10倍、1000倍甚至數10億倍。布索的結果，則更接近于測定值。“我們不知道該怎麼回答，”他說，“但它使研究工作有了很大的起色。”
總之，破解玻爾茲曼大腦之謎，不僅僅旨在消除它們的威脅，使宇宙學家繼續維持人類作為典型目擊者的假設，同時也有助于剔除無法解釋其荒誕性的宇宙演化模式。
是什麼
如果永恒暴漲模式是正确的話，那麼，我們的宇宙隻不過是“多元宇宙”中的一個。隻要獲得足夠的空間和時間，被稱為“玻爾茲曼大腦”的意識程度最小的“目擊者”就有可能出現，而且在數量上超越像我們這樣的“普通目擊者”。
由于虛空空間包含着一種被稱為真空能量的排斥力，所以它最終可能催生顆粒、原子甚至理論上的意識性實體。這些假設的“玻爾茲曼大腦”，亦即對周圍空間的“自發目擊者”，對人類在宇宙中的地位提出了挑戰。
這些東西到底是什麼呢？從理論上講，它們可能呈現幾乎任何一種形式，但根據概率定律和量子力學，它們體積越大，結構越複雜，就越發不大可能顯現。它們可能是脫離軀殼、帶有眼球、飄浮在外層空間的大腦。它們可能由一個整體所構成，身裹太空服，配備氧氣瓶。它們可能是人類的大腦、動物的大腦，或者由氣體組成的智能外星人物種。不管根據研究人員達成的什麼定義，真正重要的在于：它們具有發揮意識的資格。
它們甚至不一定是真實的大腦。舉例來說，如果計算機能變得複雜到足以被視為一種意識，那麼，它們同樣具備這個資格。由于計算機芯片将大量的處理功率融入微小的空間，因此，矽基玻爾茲曼大腦的體積可能比生物大腦小得多。如果這樣的話，那将會使意識性計算機更有可能從真空而不是生物實體中“橫空出世”，意味着它們可能成為支配宇宙的主宰之一。
發現與人擇原理
請你考慮一下這個問題：為何你的耳朵具有它們現在的形狀和位置？答案也許是使得眼鏡能配戴在耳朵上。假如那樣的話，耳朵必須存在且必須在它們現在的地方，而這正是眼鏡的存在所決定的。這就是人擇原理的最基本含義：正是因為人類的存在，才能解釋我們這個宇宙的種種特性。
但是，這種思維是否從反方向來理解了呢？如果說眼鏡被設計成能适合耳朵，是否更準确些呢？假如耳朵長在别的地方或根本就不存在的話，那麼，就會以不同的樣式設計眼鏡了。人擇宇宙學原理（簡稱人擇原理）由鮑羅和泰伯拉提出。這條原理很複雜，簡言之，即“我們看到的宇宙之所以這個樣子，乃是因為我們的存在。”
人擇原理又分為弱人擇原理和強人擇原理。弱人擇原理認為，我們生存在衆多個宇宙演化模型中一個，假如我們不是身處現在這模型，即宇宙會以不同方式演化，我們也不會在這裡。而強人擇原理就更肯定宇宙一定會生出有智慧生物，不允許宇宙以其他不能夠令我們生存之選擇出現。
應用弱人則原理的一個例子，是“解釋”為何大爆炸發生于大約100億年之前——智慧生物需要那麼長時間演化。一個早期的恒星必須首先形成，這些恒星将一些原先的氫和氦轉化成像碳和氧這樣的元素，由這些元素構成我們。然後恒星作為超新星而爆發，其裂片形成其他恒星和行星，其中包括太陽系，太陽系的年齡大約是50億年，地球存在的頭10到20億年，對于任何複雜東西的發展都太熱了。餘下的30億年才用于生物進化的漫長過程，這個過程導緻從最簡單的機體到能夠測量回溯到大爆炸那一瞬間的生物的形成。
很少人會對弱人擇原理的有效性提出異議。然而，有的人走得更遠并提出強人擇原理。按照這個理論，存在許多不同的宇宙或者一個單獨宇宙的許多不同的區域，每一個都有自己初始的結構，或許還有自己的一套科學定律。在這些大部分宇宙中，不具備複雜組織發展的條件；隻有很少像我們的宇宙，在那裡智慧生命得以發展并質疑：“為何宇宙是我們看到的這種樣子？”回答很簡單：如果它不是這個樣子，我們就不會在這兒！
1988年11月，科學家們就一直讨論多年的論題——人類學的原理，召開了一次極有權威的科學會議。
“人類學的”（Anthropic）一詞源于希臘語，意思是“與人有關的”。人類學原理試圖強調，人類作為目擊者，對宇宙的真正存在來說是必需的。
也許看來它的反面是正确的。我們是在一顆普通恒星的一個小的行星上，而這顆恒星湮沒于包含了幾千億顆恒星的一個星系裡，還有另外的恒星在其他1000億個星系裡。為什麼如此無法想象的龐大的一個宇宙居然僅為我們而存在？
答案則是宇宙越小，它膨脹然後收縮而絕滅所需的時間就越少。對我們來說，為了取得進化時間，宇宙必須像它現在那樣大。
此外，自然規律使得原子能夠形成；大爆炸以後有過的經曆似乎使恒星和星系得以形成。要不是原子、恒星和星系剛好能形成的話，那麼我們自己就不可能形成。
量子理論也使得我們好像是必不可少的。根據量子理論，在有些情況下，我們實際上隻有在觀測到電子時才可能辨别它在做什麼；而當沒有觀測到電子時，即使理論上也不可能推斷它在做什麼。
按照這個理論，某些科學家認為宇宙必須有目擊者，而且自始至終必須有目擊者。但另一方面，直到宇宙150億歲時，最早的人類才進化。恐龍曾有資格當目擊者嗎？直到宇宙100億歲時，地球本身才形成。這是否意味着在其他行星上有别的形式的生命曾作見證？否則它是否意味着宇宙是上帝僅僅為了人類的利益而創造的？而且那個上帝從頭到尾是宇宙永恒的監護人嗎？根據強人擇原理，這個假定似乎是必然的。
然而，大多數科學家更喜歡弱人擇原理。為了理解其意義是什麼，請你考慮一下這個問題：為何你的耳朵具有它們現在的形狀和位置？答案也許是使得眼鏡能配戴在耳朵上。假如那樣的話，耳朵必須存在且必須在它們現在的地方，而這正是眼鏡的存在所決定的。
但這種思維恰巧是從相反方向來理解的。事實上，眼鏡被設計成能适合耳朵，而不是反過來。假如耳朵長在别的地方或根本就不存在的話，那麼就會以不同的樣式設計眼鏡。
同樣情況，有可能存在無限多的宇宙，每個宇宙具有一組不同的自然規律。或許這無限多的宇宙中，除了一個之外，其餘的宇宙所具有的自然規律都不容許生命存在。而僅有一個宇宙裡，其自然規律确實考慮到了生命的存在。
這一個宇宙就應是我們的宇宙，而我們就在其中經曆了進化，然後對這個宇宙顯得多麼恰好地适合于我們感到驚異。
我們怎樣能斷定弱人擇原理是否正确呢？畢竟，我們自己的宇宙是我們所能觀測的惟一一個宇宙。要是有無數個宇宙的話，那麼可能有許多宇宙足夠接近完美而容許我們這種生命生存。我們的宇宙應隻是它們中的一個，且它也許不是最臻完美的。
悖論
我們生活的世界有序性相當高，熵相當低，而宇宙在膨脹這一事實又說明宇宙過去曾經處于一個熵更低的狀态。熱力學第二定律說明封閉宇宙的熵永遠不會減少。最可能的宇宙是一個高熵态物質分布均勻的宇宙。但為何我們能觀測的宇宙熵如此之低？
對此，玻爾茲曼提出一個猜想：我們觀測到的低熵世界來源于高熵宇宙的随機漲落。大的漲落可以造成熵很低的狀态，概率也很低，但在宇宙廣闊尺度下仍然會發生，而我們自身的存在也是來源于這種漲落帶來的低熵世界。進一步演繹就可以得出：這種漲落有可能産生一個大腦——自我意識實體，而其概率比産生我們所處的低熵世界并進化出數量巨大的大腦的概率要大得多。可以計算出漲落出我們的世界的概率是，而漲落出玻爾茲曼大腦的概率是。
因此對于我們來說，宇宙中應該有很多這種孤單的玻爾茲曼大腦漂浮在無序中，他們有和我們不同的意識和記憶。因此對于宇宙來說觀測者更有可能是這種随機漲落出現的大腦，而非人類這種進化出來的大腦。
