Кім біледі? Біз немесе кеңістік-уақыт?

Метафизика? Көптеген ғалымдар ақыл мен жадының кванттық табиғаты туралы гипотезалар осы белгілі ғылыми емес салаға жатады деп қорқады. Екінші жағынан, ғылым болмаса, табиғаттан тыс түсініктемелерді іздеудің орнына сананың физикалық, бірақ кванттық негізін іздеу дегеніміз не?

1. Микротүтікшелер – Визуализация

New Scientist журналының желтоқсан айындағы санынан үзінді келтірсек, Аризона штатының анестезиологы Стюарт Хамерофф жылдар бойы былай дейді: микротүтікшелер - диаметрі 20-27 нм талшықты құрылымдар, тубулин ақуызының полимерленуі нәтижесінде түзілген және жасушаны, оның ішінде жүйке жасушасын (1) құрайтын цитоскелет қызметін атқарады. Кванттық «суперпозициялар»бұл олардың бір уақытта екі түрлі формаға ие болуына мүмкіндік береді. Бұл формалардың әрқайсысы белгілі бір ақпарат көлемімен байланысты, шынтақ, бұл жағдайда бұл жүйенің классикалық түсінігінен көрінетіндей екі есе көп деректерді сақтау. Бұған құбылысты қоссақ кубиттік түйісу, яғни жақын жерде емес бөлшектердің өзара әрекеттесуін көрсетеді мидың кванттық компьютер ретіндегі жұмысының моделіатақты физик Роджер Пенроуз сипаттаған. Гамерофф онымен бірге жұмыс істеді, осылайша мидың ерекше жылдамдығын, икемділігін және жан-жақтылығын түсіндірді.

2. Стюарт Хамерофф және Роджер Пенроуз

Планктың өлшемдер әлемі

Кванттық ақыл теориясын жақтаушылардың пікірінше, сана мәселесі Планк шкаласы бойынша кеңістік-уақыт құрылымымен байланысты. Алғаш рет мұны жоғарыда аталған ғалымдар – Пенроуз мен Хамерофф (90) 2 ғасырдың басындағы еңбектерінде атап көрсетті. Олардың айтуынша, сананың кванттық теориясын қабылдағымыз келсе, онда кванттық процестер өтетін кеңістікті таңдауымыз керек. Бұл ми болуы мүмкін - кванттық теория тұрғысынан, 10-35 метрлік, елестетпейтін шағын масштабта өзінің ішкі құрылымы бар төрт өлшемді кеңістік-уақыт. (Планк ұзындығы). Мұндай қашықтықта кеңістік-уақыт көпіршіктері көлемі бар губкаға ұқсайды

10-105 м3 (атом кеңістікте жүз пайызға жуық кванттық вакуумнан тұрады). Қазіргі білім бойынша мұндай вакуум атомдардың тұрақтылығына кепілдік береді. Егер сана да кванттық вакуумға негізделген болса, ол материяның қасиеттеріне әсер ете алады.

Penrose-Hameroff гипотезасындағы микротүтікшелердің болуы кеңістік уақытын жергілікті түрде өзгертеді. Ол біздің бар екенімізді «біледі» және микротүтіктердегі кванттық күйлерді өзгерту арқылы бізге әсер ете алады. Осыдан экзотикалық қорытынды жасауға болады. Мысалы, осындай Біздің кеңістік-уақыт бөлігіндегі материя құрылымындағы санамен жасалған барлық өзгерістер уақыттың ешбір кешігуінсіз теориялық тұрғыдан кеңістік-уақыттың кез келген бөлігінде, мысалы, басқа галактикада жазылуы мүмкін.

Хамерофф көптеген баспасөз сұхбаттарында пайда болады. панпсихизм теориясыайналаңыздағы барлық нәрседе сананың белгілі бір түрі бар деген болжамға негізделген. Бұл ХNUMX ғасырда Спиноза қалпына келтірген ескі көрініс. Тағы бір туынды ұғым панпротопсихизм – деп таныстырды философ Дэвид Чалмерс. Ол оны потенциалды саналы, бірақ ол белсендірілген немесе бөлінген кезде ғана шынайы саналы болатын «бірмағыналы» болмыс бар деген ұғымның атауы ретінде ойлап тапты. Мысалы, протосаналы субъектілер ми арқылы іске қосылғанда немесе оларға қол жеткізгенде, олар саналы болып, жүйке процестерін тәжірибемен байытады. Хамероффтың пікірінше, панпротопсихикалық нысандар бір күні ғаламға іргелі физика тұрғысынан сипатталуы мүмкін (3).

Кіші және үлкен құлдырау

Роджер Пенроуз өз кезегінде Курт Годельдің теориясына сүйене отырып, ақыл-оймен орындалатын кейбір әрекеттердің есепсіз екенін дәлелдейді. Соны көрсетеді сіз адамның ойын алгоритмдік түрде түсіндіре алмайсыз және бұл есептелмейтінді түсіндіру үшін кванттық толқын функциясы мен кванттық гравитацияның күйреуін қарау керек. Бірнеше жыл бұрын Пенроуз зарядталған немесе зарядсызданған нейрондардың кванттық суперпозициясы болуы мүмкін бе деп ойлады. Ол нейрон мидағы кванттық компьютермен тең болуы мүмкін деп ойлады. Классикалық компьютердегі биттер әрқашан «қосулы» немесе «өшірулі», «нөл» немесе «бір». Екінші жағынан, кванттық компьютерлер бір уақытта «нөл» және «бір» суперпозициясында болуы мүмкін кубиттермен жұмыс істейді.

Пенроуз бұған сенеді массасы кеңістік уақыттың қисықтығына тең. Кеңістік уақытын екі өлшемді қағаз парағы ретінде жеңілдетілген түрде елестету жеткілікті. Барлық үш кеңістік өлшемдері х осінде қысылған, ал уақыт у осінде сызылған.Бір позициядағы масса бір бағытта иілген бет, ал басқа позициядағы масса екінші бағытта иілген. Мәселе мынада: масса, позиция немесе күй Ғаламды өте шағын масштабта сипаттайтын кеңістік-уақыттың іргелі геометриясындағы белгілі бір қисықтыққа сәйкес келеді. Осылайша, суперпозициядағы кейбір масса бір уақытта екі немесе одан да көп бағыттағы қисықтықты білдіреді, бұл кеңістік-уақыт геометриясында көпіршікке, дөңес немесе бөлінуге тең. Көпәлемдік теорияға сәйкес, бұл орын алған кезде мүлдем жаңа ғалам пайда болуы мүмкін - кеңістік-уақыт беттері жеке-жеке бөлініп, ашылады.

Пенроуз бұл көзқараспен белгілі бір дәрежеде келіседі. Дегенмен, ол көпіршіктің тұрақсыз екеніне сенімді, яғни белгілі бір уақыттан кейін ол бір немесе басқа әлемге құлайды, бұл көпіршікті бөлу масштабына немесе көпіршікті кеңістік-уақыт өлшеміне қандай да бір қатысы бар. Сондықтан көп дүниелерді қабылдаудың қажеті жоқ, тек біздің ғаламымыз жарылған шағын аймақтар ғана. Белгісіздік принципін қолдана отырып, физик үлкен бөліну тез, ал кішігірім баяу ыдырайтынын анықтады. Сонымен шағын молекула, мысалы, атом, суперпозицияда өте ұзақ уақыт, айталық, 10 миллион жыл тұра алады. Бірақ салмағы бір килограмм мысық сияқты үлкен тіршілік иесі суперпозицияда 10-37 секунд қана тұра алады, сондықтан біз мысықтарды суперпозицияда жиі көрмейміз.

Мидағы процестер ондаған миллисекундтан жүздеген миллисекундқа дейін созылатынын білеміз. Мысалы, жиілігі 40 Гц тербелістермен олардың ұзақтығы, яғни интервал 25 миллисекундты құрайды. Электроэнцефалограммадағы альфа ырғағы 100 миллисекундты құрайды. Бұл уақыт шкаласы суперпозицияда массалық нанограммаларды қажет етеді. Суперпозициядағы микротүтіктер жағдайында 120 миллиард тубулин қажет болады, яғни олардың саны 20 ХNUMX. нейрондар, бұл психикалық оқиғаларға арналған нейрондардың сәйкес саны.

Ғалымдар саналы оқиға барысында гипотетикалық не болуы мүмкін екенін сипаттайды. Кванттық есептеу тубулиндерде орын алады және Роджер Пенроуздың қысқарту моделіне сәйкес құлдырауға әкеледі. Әрбір құлдырау тубулин конфигурацияларының жаңа үлгісінің негізін құрайды, бұл өз кезегінде тубулиндердің синапстардағы жасушалық функцияларды қалай басқаратынын және т.б. анықтайды. Бірақ мұндай түрдегі кез келген коллапс сонымен қатар кеңістік-уақыттың іргелі геометриясын қайта ұйымдастырады және оған қол жеткізуді немесе белсендіруді ашады. осы деңгейде енгізілген нысандар.

Пенроуз мен Хамерофф өздерінің моделін атады объективті қысқартудан тұрады (Orch-OR-) өйткені биология мен кванттық ауытқулардың «үйлесімі» немесе «құрамы» арасында кері байланыс бар. Олардың пікірінше, Микротүтіктерді қоршап тұрған цитоплазмадағы гельдену күйлерімен анықталған, шамамен 25 миллисекунд сайын болатын балама оқшаулау және байланыс фазалары бар. Осы «саналы оқиғалардың» тізбегі біздің сана ағымының қалыптасуына әкеледі. Біз оны сабақтастық ретінде сезінеміз, фильм үздіксіз болып көрінетін сияқты, бірақ ол бөлек кадрлар тізбегі болып қала береді.

Немесе одан да төмен болуы мүмкін

Дегенмен, физиктер мидың кванттық гипотезаларына күмәнмен қарады. Зертханалық криогендік жағдайларда да кванттық күйлердің когеренттігін секундтың бөліктерінен ұзағырақ сақтау үлкен мәселе болып табылады. Жылы және ылғалды ми тіндері туралы не деуге болады?

Хамерофф қоршаған орта әсерінен декогерацияны болдырмау үшін, кванттық суперпозиция оқшаулануы керек. Оқшаулану орын алуы мүмкін сияқты цитоплазмадағы жасушаның ішіндемұнда, мысалы, микротүтікшелердің айналасындағы жоғарыда айтылған гельация оларды қорғай алады. Сонымен қатар, микротүтікшелер нейрондарға қарағанда әлдеқайда аз және құрылымдық жағынан кристалл тәрізді байланысқан. Өлшем шкаласы маңызды, себебі электрон сияқты кішкене бөлшек бір уақытта екі жерде болуы мүмкін деп есептеледі. Зат неғұрлым үлкен болса, зертханада оны бір уақытта екі жерде жұмыс істеуге алу қиынырақ болады.

Дегенмен, сол желтоқсандағы New Scientist мақаласында келтірілген Санта-Барбарадағы Калифорния университетінің қызметкері Мэттью Фишердің айтуынша, бізде когеренттілік мәселесін тек деңгейге дейін төмендегенде ғана шешуге мүмкіндігіміз бар. атомдық спиндер. Атап айтқанда, бұл мидың жұмыс істеуі үшін маңызды химиялық қосылыстардың молекулаларында кездесетін фосфордың атомдық ядроларындағы спинді білдіреді. Фишер мидағы белгілі бір химиялық реакцияларды анықтады, олар теориялық түрде шатасқан күйде фосфат иондарын шығарады. Роджер Пенроуздың өзі бұл бақылауларды перспективалы деп тапты, дегенмен ол әлі де микротүтікшелер гипотезасын қолдайды.

4. Жасанды интеллект – көру

Сананың кванттық негізі туралы гипотезалар жасанды интеллекттің даму болашағына қызықты әсер етеді. Олардың пікірінше, бізде классикалық, кремний және транзисторлық технологияға негізделген шынайы саналы АИ (4) құруға мүмкіндігіміз жоқ. Тек кванттық компьютерлер - қазіргі немесе тіпті кейінгі ұрпақ емес - «нақты» немесе саналы, синтетикалық миға жол ашады.