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一杯热水为什么会慢慢变凉？因为热水表面的水分子运动非常剧烈，当它们与温度较低的空气分子遭遇时，就会将一部分热量传递给空气分子，从而使自己的温度降低。同样地，当空气分子的温度上升之后，它们的运动也会变得剧烈。
这种热量可以自发地从温度高的物体传递到温度低的物体，但不可能自发地从温度低的物体传递到温度高的物体的现象，被称为热力学第二定律，也被称为“熵增定理”。 熵在希腊 在经典力学中，熵增定律可以看作是高动能分子向低动能分子的能量传递。按理说，当这种传递达到平衡之后，熵值就保持恒定不变了。然而，分子运动是一刻也不会停止的，分子之间的碰撞也在随机进行着。
从数学的角度来推论，某种事物如果是随机的，即便发生的概率无限趋近于零，只要给它足够的时间，那么它仍旧一定会发生。比如，我们都知道空气分子运动是随机的、杂乱无章的，那么有没有可能一个屋子里的空气分子全部聚集到某个角落里呢？在现实世界中，这种情况发生的可能性基本为零。但数学是一门较真的学科，从数学的角度来看，只要时间尺度足够长，那么这件事情在将来的某个时刻就一定会发生。 我们不妨再脑洞大开一些，如果给恐龙足够多的时间，那么它们一定会发展出恐龙文明；如果给一条小狗足够多的时间，让它在电脑键盘上随机乱敲，那么它总有一天会敲出《莎士比亚全集》。
让空气分子聚集到某个角落、让恐龙发展出文明、让小狗敲出《莎士比亚全集》，这都是一个从无序走向有序的过程，也就是熵减的过程。常识告诉我们，让物质从无序走向有序，必须借助一定的外力才能实现。 然而，常识有时候是不足为信的。微观状态下的粒子运动是随机的，它从无序走向有序实际上也是一种随机事件，因此是可能发生的。 按照大爆炸理论，宇宙诞生于138亿年前的一场奇点大爆炸。奇点是一个极端有序的状态，它爆炸以后宇宙诞生，宇宙中的分子不断向外扩散，就是一个熵增的过程。按照熵增定律，经过了138亿年的漫长时间，宇宙中的分子早就应该变得无限混乱，在空间中处于均匀分布的状态。
但实际情况却是，我们的宇宙物质分布并不均匀。在目前的宇宙当中，存在着众多密集分布的星系，存在着规律运动的太阳系，存在着持续向前发展的人类文明。这一切都是不符合预期的。 科学家甚至认为，宇宙的现状正处于一个低熵状态。因为只有在熵减的过程当中，宇宙中的万事万物才能从无序走向有序，包括众多的天体形成、星系的形成以及生命和大脑的形成，所有这些都是低熵的产物。 那么，目前宇宙的低熵状态是怎么形成的呢？ 我们之前提到过，微观粒子之间的碰撞是随机的，只要时间足够，这些微观粒子的碰撞总会形成低熵的有序状态。因此，一种比较合理的猜测是，我们的宇宙已经过了高熵状态，并处于热力学平衡，在此之后高熵状态的宇宙开始大规模熵的涨落。
假如无数个涨落形成无数个低熵状态，然后再以更低的熵形成时间连续体，那么我们在某一区域看到的物质就会越来越有序，主要表现为物质相互靠近，也就是我们眼中的万有引力。 人类的大脑是高度有序的低熵状态下的产物。奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼曾提出一个观点：如果已知的低熵态宇宙是来源于熵的涨落，那么涨落中也应该会出现许多低熵的自我意识，比如一个个孤单的大脑。这种孤单的大脑就被命名为玻尔兹曼大脑。
在这些大脑中，有的大脑只存在了一瞬间就涨落不见了，而有的大脑却在连续涨落中一直保持着低熵状态。这些能够一直保持低熵涨落状态的大脑就包括我们人类的大脑。 人类的大脑之所以能够连续思考，是因为我们本身就是随机且连续的熵的涨落。 科学家计算出宇宙涨落出我们世界的概率是e-10^100，而涨落出玻尔兹曼大脑的概率则是e-10^28。我们当前所处的宇宙被涨落出的概率，低了涨落出玻尔兹曼大脑概率的72个数量级。现实情况是，我们当前所处的宇宙已经被涨落出，如此低概率的事件都发生了，我们没有理由不相信宇宙中存在着概率更高的，类似于人类大脑的事件没有被涨落出。
既然宇宙中至少存在着75亿个连续的玻尔兹曼大脑，那么涨落中的玻尔兹曼大脑至少存在75亿×10^72个，也就是七万五千亿亿亿亿亿亿亿亿亿亿个。值得注意的是，这还只是连续的玻尔兹曼大脑，除此之外，还有更多瞬间的玻尔兹曼大脑没有被统计上。 |
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