Хто знає? Ми чи простір-час?
Метафізика? Багато вчених побоюються, що гіпотези про квантову природу розуму та пам'яті відносяться до цієї відомої ненаукової галузі. З іншого боку, що, якщо не наука, це пошук фізичної, хоч і квантової, підстави для свідомості, замість пошуку надприродних пояснень?
1. Мікротрубочки – візуалізація
Цитата з грудневого номера журналу New Scientist: анестезіолог із Арізони Стюарт Хамерофф вже багато років каже, що мікротрубочки - волокнисті структури діаметром 20-27 нм, що утворюються в результаті полімеризації білка тубуліна і виконують роль цитоскелета, що формує клітину, у тому числі нервову клітину (1) - існують в Квантові «суперпозиції»що дозволяє їм мати дві різні форми одночасно. Кожна з цих форм пов'язана з певним обсягом інформації, лікоть, у разі зберігаючи вдвічі більше даних, ніж міг би здатися з класичного розуміння цієї системи. Якщо до цього додати явище заплутаність кубитів, Т. е. взаємодії частинок, що не знаходяться в безпосередній близькості, показує модель функціонування мозку як квантового комп'ютераописав відомий фізик Роджер Пенроуз. Хамерофф також співпрацював з ним, пояснюючи таким чином надзвичайну швидкість, гнучкість та універсальність мозку.
2. Стюарт Хамерофф та Роджер Пенроуз
Планківський світ вимірів
На думку прихильників теорії квантового розуму, проблема свідомості пов'язана із структурою простору-часу на планковській шкалі. Вперше на це вказали вищезгадані вчені – Пенроуз та Хамерофф (90) у своїх роботах на початку 2-х років. Відповідно до них, якщо хочемо прийняти квантову теорію свідомості, ми повинні вибрати простір, у якому відбуваються квантові процеси. Це може бути мозок - з точки зору квантової теорії, чотиривимірний простір-час, що має свою внутрішню структуру в неймовірно малих масштабах, близько 10-35 метрів. (Планківська довжина). На таких відстанях простір-час нагадує губку, бульбашки якої мають об'єм.
10-105 м3 (атом просторово складається з майже стовідсоткового квантового вакууму). Відповідно до сучасних знань, такий вакуум гарантує стабільність атомів. Якщо свідомість також ґрунтується на квантовому вакуумі, вона може впливати на властивості матерії.
Наявність мікротрубочок у гіпотезі Пенроуза-Хамероффа локально модифікує простір-час. Вона знає, що ми є, і може впливати на нас, змінюючи квантові стани в мікротрубочках. Із цього можна зробити екзотичні висновки. Наприклад, такий, що всі зміни у структурі матерії нашій частині простору-часу, вироблені свідомістю, без будь-якої затримки у часі, теоретично можуть бути зафіксовані в будь-якій частині простору-часу, наприклад, в іншій галактиці.
Хамерофф виступає у багатьох інтерв'ю для преси. теорія панпсихізмузаснований на припущенні, що у всьому, що вас оточує, є певний тип усвідомлення. Це старий вид, відновлений у XNUMX столітті Спінозою. Інше похідне поняття – панпротопсихізм - Запровадив філософ Девід Чалмерс. Він вигадав його як назву концепції, згідно з якою існує «неоднозначна» істота, потенційно свідома, але яка стає по-справжньому свідомою лише тоді, коли вона активується або поділяється. Наприклад, коли протосвідомі сутності активуються або коли мозок отримує доступ до них, вони стають свідомими і збагачують нервові процеси досвідом. Згідно з Хамероффом, панпротопсихічні сутності одного разу можуть бути описані в термінах фізики, фундаментальної для Всесвіту (3).
Малі та великі колапси
Роджер Пенроуз, своєю чергою, з урахуванням теорії Курта Геделя доводить, деякі дії, скоєні розумом, не піддаються обчисленню. Вказує, що ви не можете пояснити людську думку алгоритмічно, і щоб пояснити цю незліченність, потрібно звернутися до колапсу квантової хвильової функції та квантової гравітації. Кілька років тому Пенроуз запитав, чи може існувати квантова суперпозиція заряджених або розряджених нейронів. Він думав, що нейрон може бути нарівні з квантовим комп'ютером у мозку. Біти в класичному комп'ютері завжди "ввімкнені" або "вимкнені", "нуль" або "одиниця". З іншого боку, квантові комп'ютери працюють із кубитами, які можуть одночасно перебувати в суперпозиції «нуля» та «одиниці».
Пенроуз вважає, що маса еквівалентна кривизні простору-часу. Достатньо уявити собі простір-час у спрощеному вигляді як двовимірний аркуш паперу. Усі три просторових вимірювання стиснуті по осі X, а час відкладено по осі Y. Маса в одному положенні є сторінкою, вигнутою в одному напрямку, а маса в іншому положенні вигнута в іншому напрямку. Суть у тому, що маса, положення чи стан відповідають певній кривизні у фундаментальній геометрії простору-часу, що характеризує всесвіт у дуже малому масштабі. Таким чином, деяка маса в суперпозиції означає викривлення у двох або більше напрямках одночасно, що еквівалентно бульбашці, опуклості або поділу в геометрії простору-часу. Відповідно до теорії багатьох світів, коли це відбувається, може виникнути цілий новий всесвіт — сторінки простору-часу розходяться і розкриваються індивідуально.
Пенроуз певною мірою погоджується з цим баченням. Однак він переконаний, що бульбашка нестабільна, тобто хлопається в той чи інший світ через заданий час, що знаходиться в деякому відношенні до масштабу поділу або розміру простору-часу міхура. Тому немає необхідності приймати безліч світів, а лише невеликі області, в яких наш Всесвіт розірваний. Використовуючи принцип невизначеності, фізик виявив, що великий поділ зруйнується швидко, а мале повільно. І так Маленька молекула, така як атом, може залишатися в суперпозиції дуже довго, скажімо, 10 мільйонів років. Але велика істота, така як однокілограмова кішка, може залишатися в суперпозиції лише 10-37 секунд, тому ми не часто бачимо кішок у суперпозиції.
Ми знаємо, що мозкові процеси тривають від десятків до сотень мілісекунд. Наприклад, при коливаннях частотою 40 Гц їхня тривалість, тобто інтервал, становить 25 мілісекунд. Альфа-ритм на електроенцефалограмі становить 100 мілісекунд. Для цього тимчасового масштабу необхідні масові нанограми суперпозиції. У разі мікротрубочок у суперпозиції знадобилося б 120 мільярдів тубулінів, тобто їх число в 20 XNUMX. нейронів, що є відповідним кількістю нейронів для психічних подій.
Вчені описують те, що гіпотетично могло статися під час усвідомленої події. Квантові обчислення відбуваються в тубулінах і призводять до колапсу відповідно до редукційної моделі Роджера Пенроуза. Кожен колапс формує основу нового патерну конфігурацій тубулінів, які, у свою чергу, визначають, як тубуліни контролюють клітинні функції в синапсах і т.д. цьому рівні.
Пенроуз та Хамерофф назвали свою модель складене об'єктивне скорочення (Orch-OR-) тому що існує петля зворотного зв'язку між біологією та «гармонією» чи «композицією» квантових коливань. На їхню думку, існують альтернативні фази ізоляції та комунікації, що визначаються станами гелеутворення всередині цитоплазми, що оточує мікротрубочки, що відбуваються приблизно кожні 25 мілісекунд. Послідовність цих «свідомих подій» призводить до формування нашого потоку свідомості. Ми сприймаємо його як безперервність, подібно до того, як фільм здається безперервним, хоча і залишається серією окремих кадрів.
Або, можливо, навіть нижче
Однак фізики скептично ставилися до квантових гіпотез про мозок. Навіть у лабораторних кріогенних умовах підтримання когерентності квантових станів довше, ніж частки секунди є великою проблемою. А як щодо теплої та вологої тканини мозку?
Хамерофф вважає, що для того, щоб уникнути декогеренції через вплив навколишнього середовища, квантова суперпозиція має залишатися ізольованою. Здається ймовірнішим, що ізоляція може статися усередині клітини у цитоплазміде, наприклад, вже згадане гелеутворення навколо мікротрубочок може захистити їх. Крім того, мікротрубочки набагато менше нейронів та структурно зв'язні, як кристал. Шкала розмірів важлива, оскільки передбачається, що маленька частка, така як електрон, може бути у двох місцях одночасно. Чим більше щось стає, тим складніше у лабораторії змусити його працювати у двох місцях одночасно.
Однак, на думку Метью Фішера з Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі, процитованому в тій же грудневій статті New Scientist, у нас є шанс вирішити проблему когерентності тільки в тому випадку, якщо ми опустимося на рівень атомні спини. Зокрема, це означає спин у атомних ядрах фосфору, виявленого в молекулах хімічних сполук, важливих для функціонування мозку. Фішер визначив певні хімічні реакції у мозку, які теоретично виробляють іони фосфату у заплутаних станах. Сам Роджер Пенроуз знайшов ці спостереження багатообіцяючими, хоча він, як і раніше, віддає перевагу гіпотезі мікротрубочок.
4. Штучний інтелект - зір
Гіпотези про квантову основу свідомості мають цікаве значення для розвитку штучного інтелекту. На їхню думку, у нас немає шансів побудувати справді свідомий ІІ (4) на основі класичної, кремнієвої та транзисторної технології. Тільки квантові комп'ютери — а не нинішнє і навіть не наступне покоління — відкриють шлях до «справжнього», або свідомого синтетичного мозку.
