Niekas nesupranta, kas yra sąmonė ir kaip ji veikia. Niekas taip pat nesupranta kvantinės mechanikos. Ar tai gali būti ne tik sutapimas? "Negaliu identifikuoti tikrosios problemos, todėl įtariu, kad realios problemos nėra, tačiau nesu tikras, kad nėra tikrosios problemos." Amerikiečių fizikas Richardas Feynmanas tai pasakė apie paslaptingus kvantinės mechanikos paradoksus. Šiandien fizikai šią teoriją naudoja apibūdindami mažiausius Visatos objektus. Bet tą patį jis galėtų pasakyti ir apie painią sąmonės problemą.
Kai kurie mokslininkai mano, kad mes jau suprantame sąmonę arba kad tai tik iliuzija. Tačiau daugelis kitų mano, kad mes net nepriartėjome prie sąmonės esmės.
- „Salik.biz“
Daugiametis galvosūkis, vadinamas „sąmone“, net paskatino kai kuriuos mokslininkus bandyti tai paaiškinti naudojant kvantinę fiziką. Tačiau jų uolumas buvo patenkintas gana skeptiškai, ir tai nenuostabu: atrodo neprotinga paaiškinti vieną mįslę su kita.
Tačiau tokios idėjos niekada nebūna absurdiškos ir net nenuleidžiamos nuo lubų.
Viena vertus, fizikų apmaudu, protas iš pradžių atsisako suvokti ankstyvąją kvantų teoriją. Be to, manoma, kad kvantiniai kompiuteriai gali atlikti tokius dalykus, kurių negali įprasti kompiuteriai. Tai primena mums, kad mūsų smegenys vis dar yra pajėgios žygdarbiams, kurių negali pasiekti dirbtinis intelektas. „Kvantinė sąmonė“plačiai išjuokiama kaip mistinė nesąmonė, tačiau niekas nesugebėjo jos visiškai išsklaidyti.
Kvantinė mechanika yra geriausia mūsų turima teorija, apibūdinanti pasaulį atomų ir subatominių dalelių lygiu. Bene garsiausias jo slėpinys yra tas, kad kvantinio eksperimento rezultatas gali keistis priklausomai nuo to, ar nusprendžiame išmatuoti jame dalyvaujančių dalelių savybes, ar ne.
Kai kvantinės teorijos pradininkai pirmą kartą atrado šį „stebėtojo efektą“, jie buvo rimtai sunerimę. Atrodė, kad tai paneigia prielaidą, kuria grindžiamas visas mokslas: kad ten yra objektyvus pasaulis, nepriklausomas nuo mūsų. Jei pasaulis elgiasi priklausomai nuo to, kaip - ar jei pažvelgtume į jį - ką iš tikrųjų reikštų „realybė“?
Reklaminis vaizdo įrašas:
Kai kurie mokslininkai buvo priversti daryti išvadą, kad objektyvumas yra iliuzija ir kad sąmonė turi vaidinti aktyvų vaidmenį kvantų teorijoje. Kiti tiesiog nematė jokio sveiko proto. Pavyzdžiui, Albertas Einšteinas susierzino: ar mėnulis egzistuoja tik tada, kai į jį žiūrite?
Šiandien kai kurie fizikai įtaria, kad sąmonė neturi įtakos kvantinei mechanikai … bet kad ji atsirado net jos dėka. Jie mano, kad mums gali prireikti kvantinės teorijos, kad suprastume, kaip smegenys iš viso veikia. Ar gali būti, kad lygiai taip pat, kaip kvantiniai objektai gali būti dviejose vietose tuo pačiu metu, taip ir kvantinės smegenys gali vienu metu reikšti du vienas kitą paneigiančius dalykus?
Šios idėjos yra prieštaringos. Gali paaiškėti, kad kvantinė fizika neturi nieko bendra su sąmonės veikimu. Bet bent jau jie parodo, kad keista kvantų teorija verčia mus galvoti apie keistus dalykus.
Geriausia, kad kvantinė mechanika patenka į žmogaus sąmonę per dvigubo plyšio eksperimentą. Įsivaizduokite, kad šviesos spindulys, einantis į ekraną su dviem arti esančiais lygiagrečiais plyšiais. Dalis šviesos praeina per plyšius ir patenka į kitą ekraną.
Galite galvoti apie šviesą kaip bangą. Kai bangos praeina per du plyšius, kaip ir eksperimente, jos susiduria ir trukdo viena kitai. Jei jų smailės sutampa, jos sustiprina viena kitą, todėl antrame juodame ekrane atsiranda juodai baltų šviesos ruožų.
Šis eksperimentas buvo naudojamas parodyti šviesos bangos pobūdį daugiau nei 200 metų, kol atsirado kvantų teorija. Tada eksperimentas su dvigubu plyšiu buvo atliktas su kvantinėmis dalelėmis - elektronais. Tai yra mažos įkrautos dalelės, atomo komponentai. Nesuprantamu būdu, tačiau šios dalelės gali elgtis kaip bangos. Tai yra, jie yra difrakciniai, kai dalelių srautas praeina per du plyšius, sukurdamas trikdžių modelį.
Dabar tarkime, kad kvantinės dalelės po plyšius praeina viena po kitos, o jų atėjimas į ekraną taip pat bus stebimas žingsnis po žingsnio. Dabar nėra nieko akivaizdaus, dėl kurio dalelė galėtų kištis į savo kelią. Bet dalelių, patekusių į paveikslą, paveiksliukai vis tiek bus matomi.
Viskas rodo, kad kiekviena dalelė tuo pačiu metu praeina per abu plyšius ir įsiterpia į save. Šis dviejų kelių derinys yra žinomas kaip superpozicijos būsena.
Bet štai kas keista.
Įdėję detektorių į vieną išpjovų ar už jos, galėtume sužinoti, ar dalelės praeina pro ją, ar ne. Bet tokiu atveju trukdžiai išnyksta. Vien dalelės kelio stebėjimo faktas - net jei tas stebėjimas neturėtų trukdyti dalelės judėjimui - keičia rezultatą.
Fizikas Pascual Jordanas, kuris 1920 m. Kopenhagoje dirbo su kvantų guru Nielsu Bohr'u, jį išdėstė taip: "Stebėjimai ne tik pažeidžia tai, kas turėtų būti matuojama, bet ir nustato tai … Mes verčiame kvantinę dalelę pasirinkti tam tikrą padėtį". Kitaip tariant, Jordanas sako, kad „mes patys atliekame matavimus“.
Jei taip, objektyvi realybė gali būti tiesiog išmesta pro langą.
Tačiau keistenybės tuo nesibaigia.
Jei gamta pakeis savo elgesį priklausomai nuo to, ar žiūrime, ar ne, galime pabandyti susukti tai aplink savo pirštus. Norėdami tai padaryti, galėjome išmatuoti, kokį kelią dalelė ėjo, eidama pro dvigubą plyšį, bet tik pravažiavusi pro jį. Iki to laiko ji jau turėtų „nuspręsti“, ar eiti vienu keliu, ar per abu.
Tokį eksperimentą aštuntajame dešimtmetyje pasiūlė amerikiečių fizikas Johnas Wheeleris, o per ateinančius dešimt metų buvo atliktas eksperimentas su „atidėtu pasirinkimu“. Jis naudoja protingus metodus, norėdamas išmatuoti kvantinių dalelių (dažniausiai lengvųjų dalelių - fotonų) kelius, kai jie pasirenka vieną kelią arba dviejų superpoziciją.
Paaiškėjo, kad, kaip prognozavo Bohas, nėra jokio skirtumo, ar atidėti matavimus, ar ne. Kol mes išmatuojame fotono kelią prieš jam patenkant ir registruojantis detektoriuje, trukdžių nėra. Panašu, kad gamta „žino“ne tik kai mes žvilgčiojame, bet ir kai planuojame žvilgtelėti.
Eugenijus Wigneris
Kai šiuose eksperimentuose atrandame kvantinės dalelės kelią, jos galimų maršrutų debesis „susitraukia“į vieną gerai apibrėžtą būseną. Be to, atidėtas eksperimentas rodo, kad pats stebėjimas be jokios matavimų sukeltos fizinės intervencijos gali sukelti griūtį. Ar tai reiškia, kad tikrasis žlugimas įvyksta tik tada, kai matavimo rezultatas pasiekia mūsų sąmonę?
Tokią galimybę 1930-aisiais pasiūlė vengrų fizikas Eugenijus Wigneris. „Iš to išplaukia, kad kvantiniam objektų aprašymui daro įtaką įspūdžiai, patenkantys į mano sąmonę“, - rašė jis. "Solipsizmas gali logiškai atitikti kvantinę mechaniką".
Wheelerį netgi sužavėjo mintis, kad gyvų daiktų, galinčių „stebėti“, buvimas pavertė tai, kas anksčiau buvo daugybė galimų kvantinių praeities, į vieną konkrečią istoriją. Šia prasme, pasak Wheelerio, mes nuo pat pradžių tampame visatos evoliucijos dalyviais. Anot jo, mes gyvename „bendrinėje visatoje“.
Fizikai vis dar negali pasirinkti geriausios šių kvantinių eksperimentų interpretacijos, ir tam tikru mastu jūs turite teisę tai padaryti. Bet vienaip ar kitaip, potekstė yra akivaizdi: sąmonė ir kvantinė mechanika yra kažkaip susijusios.
Pradedant 1980 m., Anglų fizikas Rogeris Penrose'as pasiūlė, kad šis ryšys gali pasisukti kita linkme. Jis sakė, kad nesvarbu, ar sąmonė veikia kvantinę mechaniką, ar ne, galbūt kvantinė mechanika yra susijusi su sąmone.
Fizikas ir matematikas Rogeris Penrose'as
Ir Penrose'as taip pat paklausė: kas, jei mūsų smegenyse yra molekulinės struktūros, kurios gali pakeisti jų būseną reaguodamos į vieną kvantinį įvykį? Ar šios struktūros gali įgyti superpozicijos būseną, kaip ir dalelės dvigubo plyšio eksperimente? Ar šios kvantinės superpozicijos gali pasireikšti tokiu būdu, kaip neuronai susisiekia per elektrinius signalus?
Gal, sakė Penrose'as, mūsų sugebėjimas išlaikyti iš pažiūros nesuderinamas psichines būsenas yra ne suvokimo keiksmai, o tikras kvantinis efektas?
Galų gale, atrodo, kad žmogaus smegenys gali apdoroti pažinimo procesus, kurie savo galimybių atžvilgiu vis dar yra žymiai pranašesni už skaitmeninius kompiuterius. Mes netgi galime atlikti skaičiavimo užduotis, kurių negalima atlikti įprastuose kompiuteriuose, naudojant klasikinę skaitmeninę logiką.
Savo 1989 m. Knygoje „Imperatoriaus naujas protas“Penrose'as pirmą kartą pasiūlė, kad kvantinis poveikis būtų žmogaus galvoje. Jo pagrindinė mintis buvo „orkestruotas objektyvus sumažinimas“. Objektyvus sumažinimas, pasak Penrose'o, reiškia, kad kvantinių trukdžių žlugimas ir superpozicija yra tikras fizinis procesas, kaip sprogusis burbulas.
Orchestruotas objektyvo sumažinimas remiasi Penrose'o prielaida, kad gravitacija, paveikianti kasdienius daiktus, kėdes ar planetas, neturi kvantinio efekto. Penrose'as mano, kad kvantinė superpozicija tampa neįmanoma objektams, didesniems už atomus, nes jų gravitacinė įtaka lemtų dviejų nesuderinamų erdvėlaikio variantų egzistavimą.
Tada Penrose'as išplėtojo šią idėją kartu su amerikiečių gydytoju Stuartu Hameroffu. Savo knygoje „Proto šešėliai“(1994) jis pasiūlė, kad šiame kvantiniame pažinime dalyvaujančios struktūros gali būti baltymų gijos - mikrotubulės. Jie randami daugumoje mūsų ląstelių, įskaitant smegenų neuronus. Penrose'as ir Hameroffas teigė, kad virpesių proceso metu mikrotubuliai gali įgyti kvantinės superpozicijos būseną.
Tačiau niekas nereiškia, kad tai iš viso įmanoma.
Buvo manoma, kad kvantinių superpozicijų mikrotubuliuose idėją palaikys 2013 m. Pasiūlyti eksperimentai, tačiau iš tikrųjų šie tyrimai nepaminėjo kvantinio efekto. Be to, dauguma tyrėjų mano, kad orkestruoto objektyvaus sumažinimo idėja atsiskleidė 2000 m. Paskelbtame tyrime. Fizikas Maxas Tegmarkas apskaičiavo, kad neuronų signaluose dalyvaujančių molekulių kvantinės superpozicijos negalėtų egzistuoti net tą akimirką, kurios reikia signalo perdavimui.
Kvantiniai efektai, įskaitant superpoziciją, yra labai trapūs ir sunaikinami procese, vadinamame decoherence. Šis procesas vyksta dėl kvantinio objekto sąveikos su aplinka, nes jo „kvantas“nutekėja.
Manoma, kad dekoratyvumas vyksta ypač greitai šiltoje ir drėgnoje aplinkoje, pavyzdžiui, gyvų ląstelių.
Nervų signalai yra elektriniai impulsai, kuriuos sukelia elektra įkrautų atomų praėjimas pro nervų ląstelių sienas. Jei vienas iš šių atomų buvo superpozicijoje, o po to susidūrė su neuronu, Tegmark parodė, kad superpozicija turėtų suirti mažiau nei viena milijardoji sekundės dalis. Neuronui skleisti signalą reikia dešimt tūkstančių trilijonų kartų ilgiau.
Štai kodėl skeptikai netikrina idėjų apie kvantinį poveikį smegenyse.
Tačiau Penrose negailestingai reikalauja OER hipotezės. Nepaisant to, kad buvo prognozuojama, kad Tegmarkas labai greitai išsiskiria ląstelėse, kiti mokslininkai nustatė, kad gyvuose daiktuose yra kvantinis poveikis. Kai kurie teigia, kad kvantinę mechaniką naudoja migruojantys paukščiai, kurie naudojasi magnetine navigacija, ir žali augalai, kai saulės spinduliai naudoja cukrų fotosintezės metu.
Vis dėlto mintis, kad smegenys gali naudoti kvantinius triukus, atsisako praeiti. Nes jie rado kitą argumentą jos naudai.
Ar fosforas gali išlaikyti kvantinę būseną?
2015 metais atliktame tyrime fizikas Matthew Fisheris iš Kalifornijos universiteto Santa Barbara teigė, kad smegenyse gali būti molekulių, kurios gali atlaikyti galingesnes kvantines superpozicijas. Visų pirma, jis mano, kad šį sugebėjimą gali turėti fosforo atomų branduoliai. Fosforo atomai yra visur gyvose ląstelėse. Jie dažnai būna fosfato jonų pavidalu, kuriuose vienas fosforo atomas susijungia su keturiais deguonies atomais.
Tokie jonai yra pagrindinis ląstelių energijos vienetas. Didžioji ląstelės energijos dalis kaupiama ATP molekulėse, kuriose yra trijų fosfatų grupių seka, prijungta prie organinės molekulės. Atjungus vieną iš fosfatų, išsiskiria energija, kurią naudoja ląstelė.
Ląstelės turi molekulines mašinas, skirtas fosfato jonams surinkti į grupes ir jas suskaidyti. Fišeris pasiūlė schemą, pagal kurią du fosfato jonai gali būti tam tikros rūšies superpozicijoje: įsipainioję.
Fosforo branduoliai turi kvantinę savybę - sukinį -, todėl jie atrodo kaip maži magnetai, kurių poliai nukreipti į tam tikras puses. Įstrigusioje būsenoje vieno fosforo branduolio nugara priklauso nuo kito. Kitaip tariant, įsipainiojusios būsenos yra superpozicijos būsenos, apimančios daugiau nei vieną kvantinę dalelę.
Fišeris sako, kad šių branduolinių sukinių kvantinis mechaninis elgesys gali užkirsti kelią dehherenizmui. Jis sutinka su Tegmarku, kad kvantinės vibracijos, apie kurias kalbėjo Penrose'as ir Hameroffas, bus labai priklausomos nuo jų aplinkos ir „beveik nedelsiant nugirs“. Bet branduolių sukiniai taip stipriai nesąveikauja su jų aplinka.
Ir vis dėlto fosforo branduolių sukinių kvantinis elgesys turi būti „apsaugotas“nuo deferencijos.
Kvantinės dalelės gali turėti skirtingą sukimąsi
Tai gali atsitikti, sako Fischeris, jei fosforo atomai bus įtraukti į didesnius objektus, vadinamus „Posnerio molekulėmis“. Jie yra šešių fosfato jonų, sujungtų su devyniais kalcio jonais, grupės. Yra keletas požymių, kad tokios molekulės gali būti gyvose ląstelėse, tačiau iki šiol jos nėra labai įtikinamos.
Pasak Fišerio, „Posner“molekulėse fosforo sukiniai gali atsispirti maždaug per dieną, net gyvose ląstelėse. Todėl jie taip pat gali paveikti smegenų veiklą.
Idėja yra ta, kad Posnerio molekules gali paimti neuronai. Patekusios į vidų, molekulės suaktyvins signalą kitam neuronui, suardydamos ir atpalaiduodamos kalcio jonus. Dėl įsitvirtinimo Posnerio molekulėse du iš šių signalų gali įsipainioti iš eilės: tam tikru būdu tai bus kvantinė „minties“superpozicija. „Jei smegenyse iš tikrųjų yra kvantinis apdorojimas su branduoliniais sukimais, tai būtų labai įprasta, tai vyksta visą laiką“, - sako Fišeris.
Ši idėja jam pirmiausia kilo galvojant apie psichinę ligą.
Ličio karbonato kapsulė
„Mano įvadas į smegenų biochemiją prasidėjo, kai prieš trejus ar ketverius metus nusprendžiau ištirti, kaip ir kodėl ličio jonas turi tokį radikalų poveikį gydant psichinės sveikatos problemas“, - sako Fišeris.
Ličio vaistai yra plačiai naudojami bipoliniam sutrikimui gydyti. Jie dirba, bet niekas iš tikrųjų nežino kodėl.
„Aš neieškojau kvantinio paaiškinimo“, - sako Fišeris. Bet tada jis susipažino su straipsniu, kuriame aprašyta, kaip ličio preparatai turėjo skirtingą poveikį žiurkių elgesiui priklausomai nuo to, kokia ličio forma - ar „izotopas“- buvo naudojama.
Iš pradžių tai suglumino mokslininkus. Chemiškai skirtingi izotopai elgiasi beveik vienodai, taigi, jei ličio veikimas buvo įprastas vaistas, izotopai turėjo turėti tą patį poveikį.
Nervų ląstelės yra sujungtos su sinapsėmis
Bet Fišeris suprato, kad skirtingų ličio izotopų atomų branduoliai gali turėti skirtingus sukinius. Ši kvantinė savybė gali turėti įtakos ličio pagrindu veikiančių vaistų veikimui. Pvz., Jei ligas pakeičia kalcį Posnerio molekulėse, ličio sukimai gali turėti įtakos fosforo atomams ir neleisti jiems įsipainioti.
Jei tai tiesa, tai taip pat galėtų paaiškinti, kodėl ličiu galima gydyti bipolinį sutrikimą.
Šiuo metu Fischerio spėjimas yra ne kas kita, kaip intriguojanti idėja. Tačiau yra keli būdai tai patikrinti. Pavyzdžiui, kad fosforo sukiniai Posnerio molekulėse ilgą laiką gali išlaikyti kvantinę darną. Tai Fišeris ir planuoja dar patikrinti.
Vis dėlto jis atsargiai gali būti susijęs su ankstesnėmis „kvantinės sąmonės“sąvokomis, kurias jis geriausiu atveju laiko spekuliacinėmis.
Sąmonė yra gilus slėpinys
Fizikai nelabai mėgsta įsitraukti į savo teorijas. Daugelis jų tikisi, kad sąmonę ir smegenis galima išgauti iš kvantinės teorijos, o gal ir atvirkščiai. Bet mes nežinome, kas yra sąmonė, jau nekalbant apie tai, kad neturime ją apibūdinančios teorijos.
Be to, retkarčiais pasigirsta garsių šaukimų, kad kvantinė mechanika leis mums įsisavinti telepatiją ir telekinezę (ir nors kai kur tai gali būti koncepcijų gilumas, žmonės viską priima per daug pažodžiui). Todėl fizikai paprastai bijo viename sakinyje paminėti žodžius „kvantai“ir „sąmonė“.
2016 m. Adrianas Kentas iš Kembridžo universiteto Didžiojoje Britanijoje, vienas gerbiamiausių „kvantų filosofų“, pasiūlė, kad sąmonė gali pakeisti kvantinių sistemų elgesį subtiliai, bet aptinkamais būdais. Kentas yra labai atsargus savo teiginiuose. „Nėra įtikinamų priežasčių manyti, kad kvantinė teorija yra tinkama teorija, iš kurios galima semtis sąmonės teorijos, arba kad kvantinės teorijos problemos turi kažkaip persidengti su sąmonės problema“, - pripažįsta jis.
Bet jis priduria, kad visiškai nesuprantama, kaip galima išvesti sąmonės aprašą, pagrįstą vien ikikvantine fizika, kaip apibūdinti visas jo savybes ir ypatybes.
Mes nesuprantame, kaip veikia mintys
Ypač nerimą keliantis klausimas yra, kaip mūsų sąmoningas protas gali patirti nepakartojamų pojūčių, tokių kaip raudona spalva ar skrudintos mėsos kvapas. Be žmonių su regėjimo negalia, mes visi žinome, kaip atrodo raudona spalva, tačiau mes negalime perteikti šio jausmo, o fizikoje nėra nieko, kas galėtų mums pasakyti, kaip ji atrodo.
Tokie jausmai yra vadinami qualia. Mes juos suvokiame kaip vienodas išorinio pasaulio savybes, tačiau iš tikrųjų jie yra mūsų sąmonės produktai - ir tai sunku paaiškinti. 1995 m. Filosofas Davidas Chalmersas tai pavadino „sunkia sąmonės problema“.
„Bet kokia minties grandinė apie sąmonės ir fizikos ryšį sukelia rimtų problemų“, - sako Kentas.
Tai paskatino jį pasiūlyti, kad „mes galėtume padaryti tam tikrą pažangą suvokdami sąmonės evoliucijos problemą, jei pripažintume (bent jau ką tik prisipažinome), kad sąmonė keičia kvantines tikimybes“.
Kitaip tariant, smegenys iš tikrųjų gali įtakoti matavimo rezultatus.
Šiuo požiūriu jis neapibrėžia „kas yra tikra“. Bet tai gali turėti įtakos tikimybei, kad bus pastebėta kiekviena iš galimų kvantinės mechanikos nustatytų realijų. Net pati kvantinė teorija to negali numatyti. Ir Kentas mano, kad tokių apraiškų galėtume ieškoti eksperimentiškai. Net drąsiai įvertinkite galimybes juos rasti.
„15 procentų tikrumu daryčiau prielaidą, kad sąmonė sukelia nukrypimus nuo kvantų teorijos; ir dar 3 procentai, kad mes tai eksperimentiškai patvirtinsime per ateinančius 50 metų “, - sako jis.
Jei taip atsitiks, pasaulis nebus tas pats. Dėl to verta ištirti.
ILYA KHEL