在探索宇宙的过程中，科学家们曾提出过大量的假说，其中的一些可以是说令人觉得匪夷所思，例如有一种假说认为，宇宙中可能漂浮着大量自我意识，由于该假说由奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼提出，因此这种可能存在的自我意识，就被称为「玻尔兹曼大脑」。
要理解波尔兹曼大脑，我们需要先来简单了解一下熵和熵增定律，简而言之，熵可以理解为系统混乱程度的一种量度，系统的熵越高，其混乱程度就越高，反之亦然，而熵增定律所描述的是，一个孤立系统的熵总是趋向于增加，并且不可逆转，直到熵达到最大化。
在我们的日常生活中，遵循熵增定律的现象随处可见，例如不打扫的房间会越来越乱，新鲜的食物会逐渐腐烂变质，机器在使用过程中会逐渐老化并最终报废等等，而从理论上来讲，宇宙万物也应该遵循熵增定律，也就是说，随着时间的推移，宇宙的熵也会越来越高。
然而问题在于：既然宇宙的熵总是在增加，那过去宇宙的熵必然比现在更低，如果我们将时间一直回溯的话，宇宙的起点就必然有一个极为有序、熵极低的状态，但为什么宇宙会以如此低熵的状态开始呢？
对于这个问题，玻尔兹曼给出的观点是，熵增定律是具有统计性的，实际情况应该是，在所有可能的状态之中，高熵态出现的概率非常高，而低熵态出现的概率却极低，也正因为如此，假如有一个系统处于低熵态，那么随着时间的推移，它的熵几乎必然会趋向于高熵态。
玻尔兹曼认为，尽管低熵态出现的概率极低，但这并不代表它就一定不会发生，在宇宙演化过程中，虽然绝大部分时间它会处于高熵态，但是在无限的时间尺度上，熵的随机涨落也可能会导致低熵态的出现。
所以一个推测就是，我们现在所观测到的低熵宇宙状态，可能只是一次极小概率的事件，而我们当前正处于这次涨落的熵增阶段，即从低熵态逐渐回归到高熵态。
这种推测虽然看似合理，但从概率上来讲，整个宇宙出现如此巨大涨落的概率，可以说是无限接近于零，相比之下，一个更可能的情况是：发生这种巨大的涨落并非是整个宇宙，而只是我们所能观测到的这一小部分区域，而其他部分的宇宙依然处于高熵态。
顺着这个逻辑，我们还可以将这个涨落范围继续缩小，例如，这会不会仅仅限于我们所能感知的地球及其附近区域呢？进一步想，由于自我意识其实就是一种低熵体，因此我们甚至不需要一个完整的世界经历涨落，只需要一个具有自我意识的「大脑」就可以了，而这就是所谓的「玻尔兹曼大脑」。
在这种情况下，虽然「玻尔兹曼大脑」有着记忆和认知，但这种「记忆」和「认知」却是它们自己虚构的，而在真实的宇宙中，除了「玻尔兹曼大脑」之外，其余部分仍然处于极度无序的高熵态。
尽管「玻尔兹曼大脑」形成的概率也很低，但与通过随机涨落形成整个宇宙的低熵状态相比，其形成概率却高出了太多，因此可以说，如果该假说成立的话，那么在无限的时间和空间尺度上，宇宙中就应该会出现多得难以计数的「玻尔兹曼大脑」，这些自我意识大量地漂浮在宇宙中，而我们也可能是其中的一员……
可以看到，虽然「玻尔兹曼大脑」令人觉得匪夷所思，但从理论上来讲，我们居然无法完全否定其存在的可能，当然了，这毕竟只是一种假说，所以大家看看就成，不必当真。实际上，像这样的假说还有很多，或许在遥远的未来，我们会发现，宇宙最深层的奥秘比我们现在提出的所有假设更加奇妙，也更加令人意想不到。
