Больцмановский мозг (англ. Boltzmann brain) — гипотетический объект, возникающий в результате флуктуаций в какой-либо системе и способный осознавать своё существование. Возможность возникновения таких объектов рассматривается в некоторых мысленных экспериментах. Назван в честь Людвига Больцмана, сделавшего большой вклад в развитие статистической физики.
Ещё римский философ Тит Лукреций Кар рассматривал идею о том, что мир существует вечно и состоит лишь из пустоты и атомов, которые, вечно двигаясь в пустоте и сталкиваясь друг с другом, образуют различные временные конфигурации, одной из которых является наблюдаемая нами часть Вселенной. В XIX веке Людвиг Больцман придерживался похожих взглядов, полагая, что Вселенная существует вечно во времени в направлении как прошлого, так и будущего и представляет собой однородный газ из атомов в состоянии термодинамического равновесия с максимальной энтропией. В разных областях такого газа время от времени могут происходить кратковременные флуктуации, ненадолго понижающие энтропию в данной области пространства. Больцман предположил, что наблюдаемый нами объём Вселенной, включающий в себя организованную структуру, состоящую из звёзд, планет и живых существ, является как раз такой флуктуацией. Действительно, если подобный мир существует вечно, то даже самые маловероятные флуктуации рано или поздно происходят, включая и такие, при которых образуются области, похожие на наблюдаемую нами Вселенную. Однако при дальнейшем исследовании этого вопроса выяснилось, что данный сценарий не подтверждается наблюдениями. Для такого относительно простого случая (система в состоянии термодинамического равновесия) имеется возможность рассчитать плотность вероятности различных флуктуаций. И оказывается, что чем сильнее понижение энтропии при флуктуации, тем реже такие флуктуации происходят. Образование одной только Солнечной системы при флуктуации вероятнее, чем образование целой Вселенной. А образование одного человека-наблюдателя вероятнее, чем образование целой Солнечной системы. А ещё вероятнее образование одного только мозга, чем целого человека. Поэтому был сделан вывод, что в таком случае мы с большей вероятностью должны были бы обнаруживать себя в одиночестве и окружёнными однородным хаотичным газом с максимальной энтропией, чем наблюдать вокруг себя целую упорядоченную Вселенную. Это привело учёных к выводу, что сценарий Больцмана опровергается наблюдениями.
Подобные сущности в виде одиночных мозгов, возникших в результате флуктуации и окружённых однородным хаотичным газом в равновесном состоянии с высокой энтропией, были названы «больцмановскими мозгами». Этот термин ввели Андреас Альбрехт и Лоренцо Сорбо.
Здесь следует также учесть, что если физические законы Вселенной допускают положительную вероятность зарождения жизни из большого количества газа в результате эволюции (как в Солнечной системе), то она может оказаться больше, чем вероятность появления отдельного больцмановского мозга. Это объясняется тем, что не имеет большого значения, как именно вначале располагались молекулы газа, имеет значение только количество молекул. И если вероятность появления жизни в нашей Вселенной действительно велика, то и вероятность появления большого количества атомов (в частности, Большого взрыва) и молекул, а затем зарождения жизни может оказаться больше, чем появление относительно небольшого числа молекул, но так упорядоченных, чтобы являться больцмановским мозгом.
