Действуй, мозг! Квантовая модель разума: краткая версия

Роман Бабкин

«Действуй, Мозг! Квантовая модель разума: краткая версия» – лаконично изложенная попытка объединить современное физико-математическое и биологическое знание в новое научное объяснение человеческого мозга. В контексте представленной гипотезы освещены многие факты, касающиеся мозговой деятельности. Приведены следствия квантовой модели разума, включая практические аспекты его трансформации в условиях ускорения информационного обмена.

Глава 5. Физика мозга

На пороге третьего десятилетия XXI века превалирующей в физике концепцией является квантовая теория.

Это фундаментальная теория — в том смысле, что отвечает на фундаментальный вопрос: «Какова природа бытия: из чего состоят разум, Вселенная, жизнь и всё остальное?».

Примером объяснения в рамках квантовой теории может служить общепризнанное в настоящем понимание устройства атома: модель, сначала предложенная физиком Нильсом Бором и затем существенно уточненная в работах Макса Борна, Паскуаля Йордана, Вернера Гейзенберга [42] [43] [71]. На этой модели зиждется вся атомная физика и все современные технологии, с нею связанные.

По нашему глубокому убеждению, специалистам по мозгу человека ничего не остаётся, как отказаться от архаичных, механической и вычислительной, научных моделей, и взяться за конструирование нового объяснения на основе квантовой теории.

Для этого, помимо безоговорочного признания учёными квантовой теории в качестве нашей лучшей научной концепции, существуют, по крайней мере, ещё два серьёзных аргумента.

Во-первых, нередко в прошлом озвучивалась критика квантовой модели разума на том основании, что в масштабе мозговых макрофеноменов квантовые эффекты незначительны или вообще не происходят [106]. Сегодня этот тезис убедительно опровергнут [75] [79]; развивается такой междисциплинарный подход как квантовая биология [48], причём уже предложен практический способ изучения квантовых событий в мозге [44].

Во-вторых, идея описания мозговых процессов и событий существует с 1960 года [110], а до конца прошлого столетия было предложено уже несколько квантовых моделей мозга. В конструировании, как минимум, трёх из них принимали участие физики с мировым именем [40] [90] [113] (см. табл. 9).

Квантовое понимание природы, квантовая парадигма, есть развитие идеи вычисляемой дискретности (т.е. предыдущей, цифровой, парадигмы), но не повторяющее и не дополняющее, а значительно её изменяющее. Очень кратко текущую научную парадигму можно свести к двум пунктам:

1. Взаимодействие частиц вещества осуществляется посредством обмена квантами, в которых процесс и событие объединены.

2. Цепочка «один процесс — одно событие» (и наоборот) есть кажимость. Один и тот же процесс может приводить к бесконечному числу событий; одно и то же событие может начинать различные (пусть, и бесконечно похожие) процессы.

Пункт 2, кроме прочего, позволяет по-новому трактовать один из традиционных постулатов науки — принцип причинности.

В классических научных теориях (теории Ньютона, теории Фарадея-Максвелла) реальность уподобляется непрерывной линии, на которую нанизаны точки-события. Последние строго разграничены и не могут быть совмещены. Так что, одна причина — одно следствие (см. рис. 2).

Первоначальная версия квантовой механики провозглашала суперсимметрию (это отразилось в основном уравнении новой теории, предложенном Эрвином Шрёдингером в 1926 году [99]). Речь шла о принципиальной обратимости всякого природного процесса. В обычных условиях, когда квантовые объекты находятся в своих основных состояниях, события-причины подчиняются статистическим законам, поэтому цепочка «причина-следствие» ничем не отличается от классического толкования. Но в особых условиях (сверхвысокая температура, плотность и пр.) увеличивается вероятность обратного процесса: тогда «следствие» становится «причиной» (см. рис. 3).

Однако попытки доказать суперсимметрию в экспериментах на Большом Адронном Коллайдере не увенчались успехом. Среди физиков-теоретиков это привело даже к мнению о том, что сама идея неверна и от неё следует отказаться [101].

Это может означать более тонкое, чем было принято даже в ранней квантовой теории, понимание причинности: сосуществование на самом глубоком уровне бытия суперсимметрии и суперасимметрии.

В привычной нам реальности первая проявляется высоковероятными цепочками событий, преимущественно обратимыми, вторая — маловероятными и средневероятными последовательностями, которые чаще необратимы (см. рис. 4).

Следствием такого объяснения для теории мозга является, например, тезис об обратимых и необратимых сдвигах динамических режимов колебаний элементов, приводящих к заметной трансформации его т.н. «когнитивных» функций.²

Говоря совсем просто: мозг устроен так, что может произвольно менять — сжимать, расширять — то, что мы называем «памятью» и «интеллектом».

Однако для конструирования квантовой модели мозга ещё более важным представляется применение пункта 1 квантовой парадигмы.

Причём не в духе имеющих место спекуляций и далёких от реальности метафор о людях как «блуждающих волновых функциях», о социальных взаимодействиях, приводящих к «квантовым сдвигам» в социуме, и т. п.

Квантовая концепция должна использоваться по своему прямому назначению — как физическая теория. Нужно описать условные «события» и «процессы» в живом мозге в терминах суперпозиций бозонных элементов: на уровне его структурной, динамической и информационно-операционной подсистемы.³

Это может стать ключом к управлению (в т.ч. самоуправлению) информационными потоками в мозге.

В связи с попыткой описать мозг в рамках квантовой парадигмы немаловажно соблюсти преемственность с классическими научными моделями.

В частности, мы постулируем, что главной физической силой в мозге является электрослабое взаимодействие, по отношению к которому электромагнитные явления, бывшие в центре внимания классических толкований, становятся эмерджентными.

Элементами квантовой системы «мозг-среда» являются бозоны (включая, например, падающие на сетчатку глаза фотоны) — кванты электромагнитного поля.

А, скажем, «память» и «интеллект» следует трактовать как сильно эмерджентные эпифеномены по отношению к суперпозициям бозонов, которые суть непосредственная причина формирования динамических ансамблей нейронов (см. табл. 10).

Примечания

2

Подробнее см. главу 8.

3

Подробнее см. главу 7.