ппп. мироздание фурса. Мысли мудрецов востока
 Скачать 3.29 Mb.
|
2(>7 Глава 22 К  вантовые модели разумаЯе [ ейробиологи ещё в XIX в. пришли к выводу, что структура мозга и ментальные функции тесно связаны между собой. Насколько тесно - учёные выясняют до сих пор. Вот только один фаю1: результаты современных исследований в части качества и количества мозга у особо выдающихся, гениальных людей не дают основания говорить, что именно мозг определяет их незаурядные способности. «Хотя все и согласны с тем, что разум имеет некоторое отношение к мозгу, всё ещё не существует общего согласия по поводу конкретной природы этой взаимосвязи», — признались в предисловии издатели антологии «Сознание в философии и когнитивная нейробиология» (1994 г.). Более того, как считает Кит Флонд, «...не мозг создаёт сознание, а сознание создаёт видимость мозга, а с нею заодно видимость материи, пространства и времени и всего остального, что мы привыкли интерпретировать как физическую вселенную». Как видим, ясности в этом вопросе не было и нет. Мир, созданный в нашем воображении квантовой теорией, не укладывается в рамки наших классических представлений. В областях крайне малых, в объектах, обладающих такими свойствами, как поляризация или спин, может существовать любое число квантовых состояний сразу - это свойство назвали суперпозицией. Квантовая суперпозиция - крайне хрупкое состояние. Если квантовый объект, к примеру атом, в таком состоянии взаимодействует с окружением (подвергается столкновениям и соударениям), его волновая функция может «коллапсировать», суперпозиция разрушается, атом переходит в одно единственное из возможных состояний. Многим исследователям эти процессы когеренцни и коллапса поразительно напоминают то, что происходит с нашим разумом: множество идеи в нашем мозгу рождаются и «витают» ниже порога осознания, и лишь отдельные из них «застывают» и достигают фронта нашего сознания. Физики, философы и другие учёные размышляют о связи между квантовой механикой и сознанием, по крайней мере, с 30-х годов, когда несколько склонных к философии физиков пришли к выводу, что акт измерения играет важную роль в определении исхода ■экспериментов, включающих квантовые эффекты. Это характерно для взглядов Паули, Вигнера, Неймана... Подобную мысль высказывал и Шрёдингер. Вначале учёные увидели «проблески» сознания в динамической генерации макроскопических упорядоченных состояний (нейронов), связанных дипольпыми волновыми квантами (теория (NG)-mqr), Затем сознание наделили способностью коллапсировать волновые функции и таким образом «творить мир» (теория Пенроуза - Хамероффа). И наконец, суть самого сознания, проблески осознания учёные увидели в выборе самих мистических миров, нарисованных в фантазиях Эверетта-Уиллера (теория Эверетта - Уиллера - Менского). А сейчас обо всём это подробнее. Напомним основные идеи квантовой механики, имеющие отношение к данной проблеме. Проблема измерения в квантовой механике. Одна из важнейших особенностей квантовой физики состоит в том, что процесс измерения в ней нельзя представить как вполне объективный, абсолютно не зависящий от экспериментатора (наблюдателя). Предсказания результатов измерений в квантовой механике имеют лишь вероятностный характер. В этом смысле измерение в квантовой механике обладает парадоксальными чертами. В частности, свойства квантовой системы, обнаруженные при измерении, могут не существовать до измерения. Это строго научные факты подтверждены экспериментально и используются для создания технических средств, обладающих прямо-таки мистическими возможностями. Напомним, что означает понятие «редукция состояния». Если до измерения волновая функция частицы отлична от нуля в широкой области, то после измерения положения частицы её волновая функция отлична от нуля лишь в узкой области, соответствующей полученному результату измерения. Считается, что произошла редукция состояния частицы, в данном случае нелокализованная частица стала локализованной. Редукция трансформирует состояние частицы до состояния, соответствующего результату измерения. Заметим, что до измерения состояние не соответствует ни одному из возможных альтернативных результатов измерения. Именно это имеют в виду, когда говорят, что свойство, обнаруженное при измерении, может не существовать до измерения. В классической физике ничего подобного, разумеется, быть не может. Редукцию можно представить как селекцию альтернативы - фиксацию одного из всех возможных альтернативных результатов измерения. Изменение, при котором исчезают псе члены суперпозиции, кроме одного, было введено в квантовую механику постулатом редукции фон НсГшанп. Соответствующее преобразование называется редукцией состояния, wui кошапсом волновой функции. Считалось, что кшштовомеханические системы могут эволга- 269 шюинровап> двумя качественно различными способами: пока они не измеряются, они эволюционируют линейно, а при измерении подвергаются редукции. И надо сказать, с точки зрения практики 'лот постулат прекрасно работает до сих пор. Вместе с тем «редукция» для квантовой механики - чужеродное понятие; оно искусственным образом привнесено в квантовую теорию для того, чтобы совместить её с классическим миром, микромир с макромиром. На самом деле любой измерительный прибор, будь то глаз, нервы и мозг наблюдателя, фиксирующие результат измерения, состоят из квантовых «деталей» - атомов, т.е. сами являются квантовыми системами и подчиняются законам квантовой механики, тогда как классическое описание их поведения является приближённым. А основополагающие принципы квантовой механики (уравнение Шрёдннгера) говорят о том, что никакие взаимодействия системы с наблюдателем и прибором не могут привести к редукции, т.е. к устранению всех слагаемых суперпозиции, при сохранении какой-то одной. Закон эволюции в квантовой механике линеен, он описывается линейным оператором эволюции пли линейным уравнением Шрёдингера. Такой закон не допускает, чтобы члены суперпозиции исчезли. Состояние всего комплекса, состоящего из измеряемой системы, прибора и наблюдателя, должно описываться как суперпозиция (сумма) состояний, соответствующих различным альтернативным результатам измерения. Квантовая механика заставляет нас думать, что все состояния после измерения продолжают существовать (в суперпозиции), тогда как «житейский» опыт подсказывает, что наблюдатель всегда «ощущает» лишь одно из них. Попытки снять это противоречие, решить проблему измерения до сих пор не привели к согласию. Статистическая механика, как известно, предсказывает макроскопические законы, ведущие к упорядочению и регуляризации в поведении сметем, состоящих из большого числа компонентов. Однако такие «регуляризации только в среднем», как указал Шрёдннгер, недостаточны для объяснения высокой стабильности и высокой степени упорядоченности живой материи. Он делает различие между упорядочением, генерируемым «статистическими механизмами» и упорядочением, генерируемым «динамическими» квантовыми взаимодействиями среди атомов и молекул, что является решающим в изучении живой материи и мозга. Квантовая теория есть особая теория статистического среднего. Основная отличительная черта квантовой теории среднего по сравнению с классической статистической механикой состоит в том, что здесь мы имеем дело с детерминированным уравнением (уравнение Шрёдипгера) не для вероятностей, а для квадратных корней из вероятностей, квантовых состояний. Основное экспериментальное следствие особого квантового вероятностного поведения есть интерференция вероятностей. В классической статистической физике вероятность со- 270 бытия С = А (или В), где А и В являются альтернативами, равна сумме вероятностей. В квантовой физике появляется дополнительный аддитивный член — ннтерферешцюннып член. По современным представлениям, квантовый мозг может быть ансамблем квазиклассических компонентов. Эта структура подобна той, что имеет место в классической статистической механике, именуемой «классическим статистическим ансамблем». Но классический статистический ансамбль, как мы только что отмечали, хотя структурно и подобен квантовому мозгу, но является принципиально другим сортом вещей. Это есть представление набора различных возможностей, только одна из которых является реальной. Классический статистический ансамбль используется, когда человек не знает, какая из мыслимых возможностей является реальной, но может «назначить вероятность» каждой возможности. В противоположность этому все элементы квантово-механического ансамбля, которые образуют квантовый мозг, являются равно реальными: никакого выбора не может быть сделано среди них. Следовательно, и это ключевой момент, полный ансамбль действует как целое в определении происходящего «разум-мозг» - события. В этом направлении очерчена и первая квантовая модель мозга, предложенная в 1967 году1. Близка к ней и динамическая модель для живой материи, основанная на механизме конденсации бозонов". Модель получила дальнейшее развитие и привела к квантовой теории поля (OFT) для ленвоп матерш/3. Теория динамической генерации макроскопических упорядоченных состояний изучалась в наблюдениях за сверхпроводниками, ферромаг-нитами, кристаллами. Ключевой момент теории - механизм спонтанного нарушения симметрии, который динамически генерирует шнрокодиапа-зонные корреляции, названные Nambu - Goldstone (уУС)-бозонными модами'1. Экспериментально установлено, что многофункциональная активность мозга включает расширяющийся ансамбль нейронов. На этой основе К. Прибрам5 ввёл концепцию квантовой оптики, голографический принцип в моделировании мозга. В то время как активность одиночного нейрона экспериментально наблюдается в форме дискретной или случайной последовательности импульсов и точечных процессов, «макроскопическая» активность большого ансамбля нейронов проявляется в виде пространственно когерентной и высокострук-турированиой по фазе и амплитуде. Квантовая модель мозга базируется на экспериментальных данных и фактически предполагает нелокальность функций мозга и памяти. Математический формализм, с помощью которого модель сформирована, - квантовая теория поля. В материалах, представляющих конденсированные среды, информацию несут определённым образом упорядоченные паттерны, поддерживае- 271 мые долговременной корреляцией, медиатором котором служат безмассовые кванты. Память есть запечатленный паттерн порядка, поддерживаемый широкомасштабной корреляцией. Однако механизм корреляции непонятен. Иначе не составило бы труда записать гамильтониан, что привело бы науку о мозге на уровень физики конденсированных сред. В этой модели «динамическими переменными» не являются нейроны и другие клетки. Авторы6 считают, что «трудно рассматривать нейроны как квантовые объекты», поэтому они идентифицировали их с электрическими дипольными вибрациями поля молекул воды и других биомолекул, присутствующих в структурах мозга, и с молекулами, связанными NG-модамп, названными дипольными волновыми квантами (dwq)7. Модель демонстрирует интересные черты, относящиеся к роли микротубул в мозговой активности, учитывает динамику диссипации, что указывает на огромный запас мощности памяти. Более подробно с диссипативнон квантовой моделью Вы можете ознакомиться в работе Песса п Вителлов. Таким образом, в данной квантовой модели мозга работа памяти представлена упорядочением, индуцируемым из основного состояния конденсацией NG-мод, динамически генерируемых через нарушение вращательной симметрии электрических диполей воды. Триггером нарушения симметрии является внешний информационный вход. Считается, что высокая стабильность памяти обеспечивается тем, что временная шкала, связанная с когерентным взаимодействием электрических дипольных полей для молекул воды, оценивается величиной 10 |
