Кто в курсе? Мы или пространство-время?

Метафизика? Многие ученые опасаются, что гипотезы о квантовой природе разума и памяти относятся к этой известной ненаучной области. С другой стороны, что, если не наука, это поиск физического, хотя и квантового, основания для сознания, вместо поиска сверхъестественных объяснений?

1. Микротрубочки — визуализация

Цитата из декабрьского номера журнала New Scientist: анестезиолог из Аризоны Стюарт Хамерофф уже много лет говорит, что микротрубочки — волокнистые структуры диаметром 20-27 нм, образующиеся в результате полимеризации белка тубулина и выполняющие роль цитоскелета, формирующего клетку, в том числе нервную клетку (1) — существуют в Квантовые «суперпозиции»что позволяет им иметь две разные формы одновременно. Каждая из этих форм связана с определенным объемом информации, кубитем, в данном случае сохраняя в два раза больше данных, чем могло бы показаться из классического понимания этой системы. Если к этому добавить явление запутанность кубитов, т. е. взаимодействия частиц, не находящихся в непосредственной близости, показывает модель функционирования мозга как квантового компьютераописал известный физик Роджер Пенроуз. Хамерофф также сотрудничал с ним, объясняя таким образом необычайную скорость, гибкость и универсальность мозга.

2. Стюарт Хамерофф и Роджер Пенроуз

Планковский мир измерений

По мнению сторонников теории квантового разума, проблема сознания связана со структурой пространства-времени на планковской шкале. Впервые на это указали вышеупомянутые ученые — Пенроуз и Хамерофф (90) в своих работах в начале 2-х гг. Согласно им, если мы хотим принять квантовую теорию сознания, то мы должны выбрать пространство, в котором происходят квантовые процессы. Это может быть мозг — с точки зрения квантовой теории, четырехмерное пространство-время, имеющее свою внутреннюю структуру в невообразимо малых масштабах, порядка 10-35 метров. (планковская длина). На таких расстояниях пространство-время напоминает губку, пузырьки которой имеют объем

10-105 м3 (атом пространственно состоит из почти стопроцентного квантового вакуума). Согласно современным знаниям, такой вакуум гарантирует стабильность атомов. Если сознание также основано на квантовом вакууме, оно может влиять на свойства материи.

Наличие микротрубочек в гипотезе Пенроуза-Хамероффа локально модифицирует пространство-время. Она «знает», что мы есть, и может влиять на нас, изменяя квантовые состояния в микротрубочках. Из этого можно сделать экзотические выводы. Например, такой, что все изменения в структуре материи в нашей части пространства-времени, производимые сознанием, без какой-либо задержки во времени, теоретически могут быть зафиксированы в любой части пространства-времени, например, в другой галактике.

Хамерофф выступает во многих интервью для прессы. теория панпсихизмаоснованный на предположении, что во всем, что вас окружает, присутствует определенный тип осознания. Это старый вид, восстановленный в XNUMX веке Спинозой. Другое производное понятие — panprotopsychizm — ввел философ Дэвид Чалмерс. Он придумал его как название концепции, согласно которой существует «неоднозначное» существо, потенциально сознательное, но становящееся по-настоящему сознательным только тогда, когда оно активируется или разделяется. Например, когда протосознательные сущности активируются или когда мозг получает к ним доступ, они становятся сознательными и обогащают нервные процессы опытом. Согласно Хамероффу, панпротопсихические сущности однажды могут быть описаны в терминах физики, фундаментальной для Вселенной (3).

Малые и большие коллапсы

Роджер Пенроуз, в свою очередь, на основе теории Курта Гёделя доказывает, что некоторые действия, совершаемые разумом, не поддаются исчислению. Указывает, что вы не можете объяснить человеческую мысль алгоритмически, и чтобы объяснить эту неисчислимость, нужно обратиться к коллапсу квантовой волновой функции и квантовой гравитации. Несколько лет назад Пенроуз задался вопросом, может ли существовать квантовая суперпозиция заряженных или разряженных нейронов. Он думал, что нейрон может быть наравне с квантовым компьютером в мозгу. Биты в классическом компьютере всегда «включены» или «выключены», «ноль» или «единица». С другой стороны, квантовые компьютеры работают с кубитами, которые могут одновременно находиться в суперпозиции «нуля» и «единицы».

Пенроуз считает, что масса эквивалентна кривизне пространства-времени. Достаточно представить себе пространство-время в упрощенном виде как двумерный лист бумаги. Все три пространственных измерения сжаты по оси X, а время отложено по оси Y. Масса в одном положении представляет собой страницу, изогнутую в одном направлении, а масса в другом положении изогнута в другом направлении. Суть в том, что масса, положение или состояние соответствуют определенной кривизне в фундаментальной геометрии пространства-времени, которая характеризует вселенную в очень малом масштабе. Таким образом, некоторая масса в суперпозиции означает искривление в двух или более направлениях одновременно, что эквивалентно пузырю, выпуклости или разделению в геометрии пространства-времени. Согласно теории многих миров, когда это происходит, может возникнуть целая новая вселенная — страницы пространства-времени расходятся и раскрываются индивидуально.

Пенроуз в некоторой степени согласен с этим видением. Однако он убежден, что пузырек нестабилен, то есть схлопывается в тот или иной мир через заданное время, находящееся в некотором отношении к масштабу разделения или размеру пространства-времени пузыря. Поэтому нет необходимости принимать множество миров, а только небольшие области, в которых наша Вселенная разорвана. Используя принцип неопределенности, физик обнаружил, что большое разделение разрушится быстро, а малое — медленно. И так маленькая молекула, такая как атом, может оставаться в суперпозиции очень долго, скажем, 10 миллионов лет. Но крупное существо, такое как однокилограммовая кошка, может оставаться в суперпозиции только 10-37 секунд, поэтому мы не часто видим кошек в суперпозиции.

Мы знаем, что мозговые процессы длятся от десятков до сотен миллисекунд. Например, при колебаниях частотой 40 Гц их длительность, т. е. интервал, составляет 25 миллисекунд. Альфа-ритм на электроэнцефалограмме составляет 100 миллисекунд. Для этого временного масштаба необходимы массовые нанограммы в суперпозиции. В случае микротрубочек в суперпозиции потребовалось бы 120 миллиардов тубулинов, т. е. их число в 20 XNUMX. нейронов, что является подходящим количеством нейронов для психических событий.

Ученые описывают то, что гипотетически могло произойти в ходе осознанного события. Квантовые вычисления происходят в тубулинах и приводят к коллапсу в соответствии с редукционной моделью Роджера Пенроуза. Каждый коллапс формирует основу нового паттерна конфигураций тубулинов, которые, в свою очередь, определяют, как тубулины контролируют клеточные функции в синапсах и т. д. Но любой коллапс такого типа также реорганизует фундаментальную геометрию пространства-времени и открывает доступ к или активация сущностей, внедренных на этом уровне.

Пенроуз и Хамерофф назвали свою модель составленное объективное сокращение (Orch-OR-) потому что существует петля обратной связи между биологией и «гармонией» или «композицией» квантовых колебаний. По их мнению, существуют альтернативные фазы изоляции и коммуникации, определяемые состояниями гелеобразования внутри цитоплазмы, окружающей микротрубочки, происходящие примерно каждые 25 миллисекунд. Последовательность этих «сознательных событий» приводит к формированию нашего потока сознания. Мы воспринимаем его как непрерывность, подобно тому как фильм кажется непрерывным, хотя и остается серией отдельных кадров.

Или, может быть, даже ниже

Однако физики скептически относились к квантовым гипотезам о мозге. Даже в лабораторных криогенных условиях поддержание когерентности квантовых состояний дольше, чем доли секунды, является большой проблемой. А как насчет теплой и влажной ткани мозга?

Хамерофф считает, что для того, чтобы избежать декогеренции из-за влияния окружающей среды, квантовая суперпозиция должна оставаться изолированной. Кажется более вероятным, что изоляция может произойти внутри клетки в цитоплазмегде, например, уже упомянутое гелеобразование вокруг микротрубочек может защитить их. Кроме того, микротрубочки намного меньше нейронов и структурно связны, как кристалл. Шкала размеров важна, так как предполагается, что маленькая частица, такая как электрон, может находиться в двух местах одновременно. Чем больше что-то становится, тем сложнее в лаборатории заставить его работать в двух местах одновременно.

Однако, по мнению Мэтью Фишера из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, процитированному в той же декабрьской статье «New Scientist», у нас есть шанс решить проблему когерентности только в том случае, если мы опустимся на уровень атомные спины. В частности, это означает спин в атомных ядрах фосфора, обнаруженного в молекулах химических соединений, важных для функционирования мозга. Фишер определил определенные химические реакции в мозгу, которые теоретически производят ионы фосфата в запутанных состояниях. Сам Роджер Пенроуз нашел эти наблюдения многообещающими, хотя он по-прежнему предпочитает гипотезу микротрубочек.

4. Искусственный интеллект — зрение

Гипотезы о квантовой основе сознания имеют интересное значение для перспектив развития искусственного интеллекта. По их мнению, у нас нет шансов построить действительно сознательный ИИ (4) на основе классической, кремниевой и транзисторной технологии. Только квантовые компьютеры — а не нынешнее и даже не следующее поколение — откроют путь к «настоящему», или сознательному, синтетическому мозгу.