玻尔兹曼大脑，建立在关于熵的思想实验的基础上，该理论解释了我们观测到宇宙的熵那么低的原因，因为宇宙膨胀表示宇宙的熵值有过更低，而熵增原理说明封闭系统的熵永不减少，那如今的低熵宇宙是如何形成的？
玻尔兹曼认为，宇宙的诞生源于熵的涨落，当熵增到达界限时会熵减，但概率极低，所需时间也极长。高熵宇宙在长久的涨落中，产生了无数的低熵体，各种天体、星系、生命均为低熵物质，同理也应该会产生数量众多的低熵自我意识体，也就是玻尔兹曼大脑。
在宇宙百亿年的涨落下，至少产生了约7万5千亿亿亿亿亿个意识体。这些意识体有些会维持恒久，也有一些只存在一瞬，把这些都算在内，数量还要翻一倍。事实上，玻尔兹曼大脑与其说是意识的代指，其实更接近广义概念，其核心是，只要给足时间，那么只要概率不为零，一切事件都会发生，由于涨落的不确定性质，当熵减进行到一定程度，无论多么无序的事物都可以转为有序，著名的无限猴子实验原理就是如此。
由此我们也可进一步猜想，玻尔兹曼大脑如此容易产生，但我们却未察觉，这是不是表示我们也许一样是玻尔兹曼大脑呢？至少对比在宇宙中游荡的那些，人脑更为高级罢了。纯概率来算，涨落造就这个世界的概率为e-10^100，产生玻尔兹曼大脑的概率为e-10^28，如此看来，人类更是中了头号特等奖了。
不过，人类能够认识到自己，是利用感官意识，倘若玻尔兹曼大脑也可以模拟接近人脑的自由意识且保持连续，那或许说明人类也并不特别。再结合缸中之脑的理论，也勿怪科学家总会感到难以界定现实和虚拟的界限。
那么按照这个意思，其实对每个人来说，有两个可选事实，一个就是低熵的存储了当前全部记忆的大脑，处在黑盒状态，所看到的一切都是幻象，如今人类发现的一切物理法则、文明，各种事物，也许均为玻尔兹曼大脑；第二个就是我们认识的宇宙是真实的，至少存在这样一整个可观测的低熵宇宙。但是前者的概率是远大于后者的，从统计学角度来说，其实反而前者才是真实发生的。
大脑被包含在宇宙中，一个是要碰巧凑出一个有规律的宇宙，这个宇宙随着推演产生一个这样的大脑，另一个只是在一片混沌中在一瞬间产生了一个有如此记忆的大脑。每个粒子的概率是要相乘的，哪怕你觉得有意识的大脑比较难形成，在宇宙的粒子概率连乘下，大脑的概率不值一提。
粒子数在计算概率时是在指数位的，更何况宇宙粒子数和大脑粒子数根本就不在一个数量级，怎么估算都不可能是大脑更难形成，而且人脑存储的记忆和信息量很有限，你觉得你脑子里有像游戏一样稳定详细的内容，其实你脑子里全是些支离破碎的记忆残片罢了。
这比热寂还要悲哀……我们只是量子涨落上一个极小的概率，世界的本质是虚无。想要证明玻尔兹曼大脑是错的，唯一可行的路是证明你这个大脑不是一瞬间产生的，而是连续存在的，那么通过在时间上的连乘，产生这种缸中之脑确实概率就会小很多，可惜我们只能证明当下，不能证明过去。
当然玻尔兹曼大脑目前仍然是一个具有争议性的理论，不过熵的确是被证实的。熵减，宇宙才能变得有序，但对于人类而言，宇宙更趋向于无序，高熵态仍远远多于低熵态，统计学意义上来说，我们现在所处是相对的低熵态，那么熵增确实几乎是必然的。
而宇宙中所有物质、能量，都逃不过熵增，也就是最终的热寂，那个时候，宇宙中温度处处相等，所有物质都转化成了热，就连黑洞也会蒸发完，宇宙就彻底死去了。到那时，现在发现的所有定律，都失效了，宇宙一片沉寂，再也没有机会像现在的低熵宇宙一样生机勃勃。
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