Физик Роджер Пенроуз из Оксфордского университета (Великобритания) и анестезиолог Стюарт Хамерофф из Аризонского университета (США) давно предположили, что наши умы – это квантовые компьютеры. Не только экспериментальные установки, которые иногда помогают решать отдельные проблемы Google, но и полноценные «сильные» версии квантовых компьютеров, которые человечество только мечтает создать:
По словам упомянутых ученых, в нашем мозге используется несколько полезных свойств квантово-механических процессов, например, способность частицы находиться в двух местах одновременно.
В середине июня господа Пенроуз и Хамерофф снова выступили с похожими идеями – на этот раз на конгрессе Глобальное будущее 2045 в Нью-Йорке (США).
Теория Penrozua однозначна: наше сознание является продуктом деятельности квантового компьютера, в котором каждый человек оборудованный с рождения. Однако D-Wave, похоже, не спешит отдавать свои акции безработным на улице … Может, физик все-таки не прав?
Один из их основных аргументов кажется достаточно убедительным. Известная теорема Гёделя о неполноте ясно показывает: формальная арифметика существенно ограничена. Кроме того, любая формальная система, в которой могут быть определены натуральные числа, 0, 1 и т. Д. Основные понятия в той же серии, ограничена. Первая теорема Геделя заключает: если формальная арифметика непротиворечива, то существует неприводимая и неоспоримая формула, а вторая постулирует следующее: если формальная арифметика непротиворечива, то некоторая формула, которая существенно подтверждает непротиворечивость этой арифметики, является неприводимой. Отсюда вытекают важные последствия вычислений, проводимых с использованием обычных компьютеров и основанных на тех же понятиях, что и формальная арифметика. Однако Пенроуз отмечает, что на практике математики-люди способны доказать, что, согласно теореме Годеля, компьютерные системы не должны решать проблемы.
Вывод физика прост: он прямо указывает на построение человеческого мозга на принципах, далеких от тех, которые используются в компьютерах. И поскольку мы не знаем о других принципах вычислений, кроме классических – встроенных в обычные и квантовые компьютеры – предположительно встроенных в квантовые компьютеры D-Wave, предлагается следующая идея: наш мозг основывает свои вычисления на квантовой механике.
Что хорошего в этой теории? Его главное преимущество заключается в том, что ни один эксперт по человеческому мозгу не предложил ни одного удовлетворительного объяснения сознания – состояния, в котором субъект самосознан и способен мыслить. Очевидно, что идея г-на Пенроуза на этом скудном теоретическом фоне кажется, по крайней мере, теорией, заслуживающей рассмотрения.
И здесь мы приходим к тому, почему это понятие плохо. Действительно, почему это направление мысли считается маргинальным, хотя сам Роджер Пенроуз, без сомнения, выдающийся физик? Все просто: он не объясняет, не будучи «специалистом по мозгу», какие конкретные механизмы ответственны за квантовые вычисления в реальном мозгу человека. Стюарт Хамеррофф, ознакомившись с теорией, предположил, что небольшие волокнистые структуры, известные как микротрубочки, входящие в цитоскелет клеток (включая аксоны), могут обеспечить возможность квантовых вычислений мозга.
Микротрубочки состоят из единиц белка, известного как тубулин. В некоторых областях этого белка электроны начинают «вращаться» очень близко друг к другу. По словам г-на Хамероффа, в этот момент электроны могут запутаться количественно, после чего, даже в случае пространственного разделения, действие, которое происходит с одним из электронов, может влиять на другой. В этой ситуации возникновение и исчезновение квантовой когерентности может быть каким-то образом связано с динамической нестабильностью микротрубочек, которые полимеризуются или деполимеризуются и делают это постоянно, никогда не находясь в стабильном состоянии.
В то же время, микротрубочки в одном нейроне могут быть связаны с подобными объектами в другом нейроне через щелевые соединения – метод соединения клеток с использованием белковых каналов, соединений. Последний обеспечивает электрическое соединение двух ячеек, а также передачу небольших молекул между ними.
Тем не менее, с точки зрения основного физического, все, что предлагает г-н Хамерофф при применении квантовых вычислений в нашей голове, является ненаучной научной фантастикой. Наши современные квантовые компьютеры чрезвычайно чувствительны к шуму. Чтобы свести его к минимуму, необходимо изолировать систему и охладить ее почти до абсолютного нуля, чтобы тепло не генерировало атомные колебания и, следовательно, не создавало шум. Это делает изображение квантовых вычислений в таком теплом и влажном месте, как человеческий мозг, нереальным, большинство физиков уверены в этом. И даже не пытайтесь спросить, уверены ли они, что нет никаких особых условий для квантовых состояний, в которых они могут оставаться согласованными, несмотря на шум, создаваемый высокой температурой. Их ответ будет кратким: нет экспериментальных доказательств для таких процессов.
В общем, квантовые состояния в мозге все еще возможны, но большая часть научного мира считает, что они слишком короткие, чтобы выполнять какие-либо умственные операции.
β-тубулин, из которого состоят микротрубочки в нейронах нашего мозга, на самом деле обнаруживается не только в растениях. Даже несчастные прокариоты имеют гомологичный белок FtsZ!
Еще один критический элемент теории Пенроуза связан с исследованиями мозга. Модель Хамероффа утверждает, что микротрубочки предоставляют нам квантовое сознание. Но дело в том, что микротрубочки не достигли лунных животных. И их даже можно найти в растениях, которые, как и Бернард Баарс, глава Общества наук о мозге, прикалывают, «насколько мы знаем, без сознания». Здесь, однако, стоит помнить, что недавно было обнаружено, что растения в буквальном смысле этого слова живут благодаря квантово-механическим процессам …
И все же только врачи не воспринимают эту идею в штыки. «Если кто-то проводит эксперимент – единственный эксперимент, – говорит Бернард Баарс, – то я откажусь от всего своего скептицизма». Физики, конечно, более резкие, как Резерфорд в 1933 году, оценивают перспективы получения энергии от деления атома. Ты помнишь?
Интересно, станет ли ситуация с квантовым сознанием понятной в ближайшие 5 лет?
