Квантовая механика и органический свет сознания.

Квантовая механика предполагает, что частицы могут находиться в состоянии суперпозиции — в двух состояниях одновременно — до тех пор, пока не произойдет измерение. Только после этого волновая функция, описывающая частицу, коллапсирует в одно из двух состояний. Согласно копенгагенской интерпретации квантовой механики, коллапс волновой функции происходит при наличии сознательного наблюдателя. Но согласно Роджеру Пенроузу, все происходит наоборот. Вместо того чтобы сознание вызывало коллапс, Пенроуз предположил, что волновые функции коллапсируют спонтанно и в процессе этого порождают сознание. Несмотря на странность этой гипотезы, последние экспериментальные результаты показывают, что такой процесс происходит в микротрубочках мозга. Это может означать, что сознание — фундаментальная особенность реальности, возникающая сначала в примитивных биоструктурах, в отдельных нейронах, а затем каскадом поднимающаяся к сетям нейронов, утверждает Стюарт Хамерофф, сотрудник Роджера Пенроуза.

Сознание определяет наше существование. В некотором смысле, это все, что у нас есть, все, что мы есть на самом деле. О природе сознания размышляли по-разному, во многих культурах, на протяжении многих лет. Но мы все еще не можем понять ее.

Одни говорят, что сознание всеобъемлюще, что оно включает в себя саму реальность, а материальный мир — всего лишь иллюзия. Другие говорят, что сознание — это иллюзия, без какого-либо реального феноменального опыта или сознательного контроля. Согласно этой точке зрения, мы, как мрачно сказал Т. Хаксли, «всего лишь беспомощные зрители, которые едут вместе с нами». Есть и те, кто рассматривает мозг как компьютер. Функции мозга исторически сравнивались с современными информационными технологиями, начиная с древнегреческого представления о памяти как о «кольце с печатью» в воске и заканчивая схемами телеграфной коммутации, голограммами и компьютерами. Неврологи, философы и сторонники искусственного интеллекта (ИИ) сравнивают мозг со сложным компьютером, состоящим из простых алгоритмических нейронов, соединенных синапсами переменной силы. Эти процессы могут быть пригодны для бессознательных функций «автопилота», но не могут объяснить сознание.

Наконец, есть те, кто считает сознание фундаментальным, связанным каким-то образом с тонкомасштабной структурой и физикой Вселенной. К ним относится, например, мнение Роджера Пенроуза о том, что сознание связано с процессом объективного сокращения — «коллапсом квантовой волновой функции» — деятельностью на грани между квантовой и классической сферами. Некоторые рассматривают такие связи с фундаментальной физикой как духовные, как связь с другими людьми и со Вселенной, другие видят в этом доказательство того, что сознание является фундаментальной характеристикой реальности, которая развилась задолго до появления самой жизни.

Сознание и коллапс волновой функции

Пенроуз предлагал объективное сокращение не только как научную основу для сознания, но и как решение «проблемы измерения» в квантовой механике. С начала 20-го века было известно, что квантовые частицы могут существовать в суперпозиции нескольких возможных состояний и/или мест одновременно, что математически описывается как волновая функция в соответствии с уравнением Шредингера. Но мы не видим таких суперпозиций, потому что, как казалось ранним квантовым исследователям, сам акт измерения или сознательного наблюдения, казалось, «сворачивает» волновую функцию в определенные состояния и местоположение — эффект сознательного наблюдателя — сознание сворачивает волновую функцию. Но эта точка зрения выводит сознание за рамки науки. Другое предложение — «множество миров», в которых нет коллапса, и каждая возможность развивает свою собственную вселенную.

Пенроуз перевернул представление о сознательном наблюдателе. Вместо того чтобы сознание вызывало коллапс, волновые функции спонтанно разрушались, вызывая момент — «квант» — сознания.

Коллапс, или уменьшение квантового состояния, происходил на объективном пороге в тонкомасштабной структуре геометрии пространства-времени.

Пенроуз впервые уподобил квантовые частицы крошечным искривлениям в геометрии пространства-времени (как это сделала Общая теория относительности Эйнштейна для крупных объектов, таких как солнце). Состояния суперпозиции нескольких возможностей или делокализованных частиц можно рассматривать как противоположные искривления и, следовательно, разделения в тонкомасштабной структуре Вселенной, геометрии пространства-времени. Если бы такие разделения продолжались, возникло бы «множество миров».

Но такие разделения были бы нестабильными, и уменьшились бы, или «разрушились» до определенных состояний, выбранных не случайно, не алгоритмически, а «невычислимо», возможно, отражая «платоновские значения», встроенные в геометрию пространства-времени. Таким образом, в то время как волновая функция рассматривается многими как чистая математика в абстрактном пространстве, Пенроуз характеризует ее как процесс в тонкомасштабной структуре Вселенной.

И каждое событие объективного сокращения влечет за собой момент «протосознательного» опыта в случайной микросреде, без памяти или контекста. Но иногда, по крайней мере, возникало бы чувство удовольствия, например, от квантовых оптических эффектов, ведущих к Объективному сокращению в мицелле, обеспечивая функцию обратной связи для оптимизации удовольствия. Практически все поведение человека и животных так или иначе связано со стремлением к удовольствию в его различных формах.

Протосознательные моменты лишены памяти, смысла и контекста, но обладают феноменальной «квалией» — примитивной формой сознательного опыта. Они могут быть похожи на негармоничные тона, ноты и звуки оркестра, который настраивается. В середине 1990-х годов я вместе с Роджером Пенроузом предположил, что квантовые колебания микротрубочек в нейронах мозга «оркестрованы», отсюда и «оркестрованное сокращение объектов». Сознание было чем-то вроде музыки в структуре пространства-времени.

На нашу теорию «оркестрованного объективного сокращения» смотрели скептически. Технологические квантовые компьютеры работали при температуре около абсолютного нуля, чтобы избежать тепловой декогеренции, поэтому квантовые перспективы в «теплом, влажном и шумном» мозге казались маловероятными. Но мы знали, что квантовая оптическая активность может возникать в неполярных областях белков микротрубочек, где анестетики, как оказалось, избирательно блокируют сознание. Недавно мы убедились в своей правоте: квантовое оптическое состояние сверхизлучения было продемонстрировано в микротрубочках, и, по предварительным данным, оно подавляется анестетиками. Как квантовая активность на этом уровне влияет на функции мозга в целом и на сознание?

Становится очевидным, что сознание может возникать в отдельных нейронах мозга, распространяясь вверх на сети нейронов, а также вниз и глубже, к терагерцовым квантовым оптическим процессам, например, к «сверхизлучению» в микротрубочках, и еще дальше, к фундаментальной геометрии пространства-времени (рис. 1). Я согласен с тем, что сознание является фундаментальным, и согласен с Роджером Пенроузом в том, что оно включает в себя самоколлапс квантовой волновой функции, пульсацию в тонкомасштабной структуре Вселенной.

Органический свет сам по себе не является сознанием. Но органический свет может быть интерфейсом между мозгом и сознательными процессами в тонкомасштабной структуре Вселенной.