Исследование связи между квантовой физикой и формированием сознания является одним из самых интригующих направлений современной науки. Данный вопрос остается открытым и вызывает оживленные дискуссии в научном сообществе.
Еще в 1990-х годах, задолго до того как Роджер Пенроуз был удостоен Нобелевской премии по физике в 2020 году, он вместе с анестезиологом Стюартом Хамероффом предложил гипотезу о том, что сознание формируется на основе сложной нейронной сети мозга и подчиняется законам квантовой механики. Согласно этой теории, квантовые эффекты могут объяснить многообразие и сложность человеческого "я".
Однако теория Пенроуза и Хамероффа вызвала скептицизм в научной общественности. Ведь обычно квантовые эффекты наблюдаются при экстремально низких температурах, например, в квантовых компьютерах, работающих при температуре около -272°C. В то время как человеческий организм функционирует при комнатной температуре и, следовательно, его деятельность должна регулироваться законами классической физики.
Изучение возможности движения квантовых частиц в сложной структуре, аналогичной человеческому мозгу, остается перспективным направлением научных исследований. В лабораторных условиях ученые пытаются моделировать такое взаимодействие, чтобы в будущем иметь возможность сопоставить свои результаты с активностью, наблюдаемой в мозгу. Это, в свою очередь, может приближать нас к подтверждению или опровержению спорной теории Пенроуза-Хамероффа.
Наш мозг состоит из клеток, называемых нейронами, которые, объединяясь, порождают сознание. В каждом нейроне имеются микротрубочки, которые отвечают за транспортировку веществ в разные части клеток. Теория квантового сознания, предложенная Пенроузом и Хамероффом, утверждает, что эти микротрубочки организованы в фрактальные структуры, способствующие процессам квантовой механики.
Фракталы – это уникальные структуры, которые не являются ни двумерными, ни трехмерными, а находятся где-то посередине. В математике они проявляются в виде замечательных узоров, повторяющихся бесконечно, создавая что-то невероятное: структуру с конечной площадью, но бесконечным периметром. Несмотря на кажущуюся абстракцию, фракталы часто встречаются в природе. Примером может служить структура цветной капусты или ветвей папоротника, которые состоят из одинаковых повторяющихся элементов, уменьшающихся по масштабу. Это и есть ключевая особенность фракталов.
Взглянув внутрь человеческого тела, можно увидеть, что структура легких, а также кровеносные сосуды в циркуляторной системе образуют фрактальные узоры. Эти же классические фракталы можно найти в произведениях искусства М.К. Эшера и Джексона Поллока, а также в технологиях, например, при проектировании антенн. Все эти примеры демонстрируют фракталы, подчиняющиеся законам классической физики, а не квантовой.
Использование фракталов для объяснения человеческого сознания кажется вполне логичным, учитывая их бесконечную сложность и возможность возникновения из простых повторяющихся узоров. Однако, если фракталы и действительно играют роль в формировании нашего сознания, то, скорее всего, это происходит на квантовом уровне с использованием микроскопических частиц, движущихся во фрактальных узорах внутри нейронов мозга. Именно это предложение стало основой для теории "квантового сознания" Пенроуза и Хамероффа.
Пока что не существует метода, позволяющего измерить поведение квантовых фракталов в мозгу. Однако с помощью современных технологий ученые получили возможность измерять квантовые фракталы в лабораторных условиях. В одном из последних исследований с использованием сканирующего туннельного микроскопа (STM) была проведена организация электронов во фрактальный узор, создав таким образом квантовый фрактал.
При анализе волновой функции электронов, описывающей их квантовое состояние, ученые обнаружили, что они располагаются на фрактальном измерении, соответствующем созданной ими физической структуре. Эксперимент проводился с использованием треугольника Серпинского, формы, которая занимает промежуточное положение между одномерным и двумерным измерениями.
Технология сканирующего туннельного микроскопа, однако, ограничивает возможности исследования движения квантовых частиц. В связи с этим последние исследования ученых были направлены на применение методов фотоники для анализа квантового движения внутри фракталов.
Для этого исследователи использовали фотоны - частицы света - и искусственные микросхемы, имитирующие структуру треугольника Серпинского. После введения фотонов в вершину треугольника, они наблюдали за их распространением по всей фрактальной структуре в процессе, который описывается как квантовая транспортировка. Эксперименты повторяли на двух других фрактальных структурах, представляющих собой квадраты, и каждый раз проводили сотни попыток. Результаты показали, что квантовые фракталы действительно ведут себя по-иному по сравнению с классическими, и что распространение света по фракталу подчиняется своим законам в квантовом мире.
Новые данные о квантовых фракталах могут послужить отправной точкой для проверки теории квантового сознания. В будущем, с проведением квантовых измерений в человеческом мозгу, возможно будет провести сравнение с текущими результатами, что поможет установить, является ли сознание процессом, подчиняющимся законам классической или квантовой физики.
Такие открытия могут иметь значительное влияние на различные области науки. Анализ квантовой транспортировки в искусственно созданных фрактальных структурах, возможно, представляет собой первые шаги к интеграции физики, математики и биологии, что, в свою очередь, способствует более глубокому пониманию окружающего мира и мира внутри нашей головы.
Если вам понравилась статья и вы нашли её полезной, не забудьте поставить лайк и поделиться ей с друзьями. Подписывайтесь на наш канал, чтобы быть в курсе новых интересных исследований и открытий в мире науки. Ваши лайки и подписки – это отличный способ поддержать наш проект и помочь нам распространять знания среди как можно большего количества людей. Благодарим вас за внимание и до новых встреч в следующих статьях!