Джонджо МакФадден - Жизнь на грани

Это, конечно, очень смелое утверждение, основанное на доказуемости или недоказуемости сложного математического утверждения, к которому мы вернемся. Но в своей более поздней книге «Тени разума» Пенроуз пошел еще дальше, предлагая физический механизм, с помощью которого мозг может вычислить свои суммы в квантовом мире [155] Penrose R. Shadows of the Mind: A Search for the Missing Science of Consciousness. — Oxford: Oxford University Press, 1994. . Вместе со Стюартом Хамероффом [156] Джонджо [Макфадден], пользуясь случаем, хотел бы извиниться перед Хамероффом за ошибочное написание его имени в книге «Квантовая эволюция». , профессором анестезиологии и психологии Аризонского университета, он утверждает, что структуры под названием «микротрубочки» , обнаруженные в нейронах, являются кубитами квантового мозга [157] Hameroff S. Quantum computation in brain microtubules? The Penrose — Hameroff «Orch OR» model of consciousness // Philosophical Transactions of the Royal Society Series A, 1998. — Vol. 356: 174; Hameroff S. and Penrose R. Consciousness in the universe: a review of the «Orch OR» theory // Physics of Life Reviews, 2014. — Vol. 11. .

Микротрубочки — это длинные нити белка тубулина. Хамерофф и Пенроуз предположили, что эти тубулиновые частицы — бусины на нити — могут принимать по меньшей мере две различные формы: расширение и сжатие — и, самое главное, способны вести себя как квантовые объекты, существующие в суперпозиции обеих форм сразу, чтобы сформировать что-то похожее на кубиты. Более того, они предположили, что тубулиновые частицы в одном нейроне спутаны с тубулиновыми частицами белков во множестве других нейронов. Вы помните, что спутывание — это «странное действие на расстоянии», которое потенциально соединяет объекты, находящиеся очень далеко друг от друга. Если бы эти странные связи между всеми триллионами нейронов в человеческом мозге были возможны, то они вполне могли бы связать воедино всю информацию, закодированную в разделенных нервах, и таким образом решить проблему связи. Они могли бы также наделить сознательный ум неуловимыми, но необычайно мощными свойствами квантового компьютера.

Теория сознания Пенроуза — Хамероффа дополняется множеством положений, в том числе, возможно, еще более спорным моментом об участии гравитации [158] Это еще одна сложная концепция, но Пенроуз предложил совершенно особенную интерпретацию проблемы измерения в квантовой механике, предположив, что в достаточно сложных (и, следовательно, более массивных) квантовых системах их гравитационное влияние на пространство-время создает возмущение, которое разрушает волновую функцию, превращая квант в классическую систему, и что этот процесс порождает наши мысли. Подробности этой экстраординарной теории хорошо описаны в книгах Пенроуза, но стоит сказать, что его предложение имеет на сегодняшний день мало приверженцев среди исследователей квантовой физики. . Но насколько этому можно верить? Мы, как и почти все неврологи и исследователи квантовой физики, не уверены в этом. Одно из наиболее очевидных возражений вытекает из представленного выше описания того, как информация передается от мозга к нервам. Вы, возможно, заметили, что там мы не упоминали микротрубочки. Просто нет необходимости это делать, поскольку, как известно, они не играют ведущих ролей в обработке нервной информации.

Микротрубочки поддерживают архитектуру каждого нейрона и перемещают нейротрансмиттеры вверх и вниз по его длине; но не предполагается, что они участвуют в сетевой обработке информации и отвечают за расчеты в мозге. Вряд ли микротрубочки составляют субстрат для наших мыслей.

Но, возможно, еще более весомым является возражение, что микротрубочки мозга весьма маловероятные кандидаты на место когерентных квантовых кубитов просто потому, что они слишком большие и сложные. В предыдущих главах мы рассматривали случаи квантовой когерентности, запутанности и туннелирования в целом ряде биологических систем — от фотосинтезирующих систем до ферментов, обонятельных рецепторов, ДНК и неуловимых органов магниторецепции у птиц. Но ключевой особенностью всего этого является то, что «квантовая» часть системы (экситон, электрон, протон или свободный радикал) — проста. Она состоит либо из одной частицы, либо из небольшого числа частиц, которые делают то, что требуется, на расстояниях, исчисляемых в атомах. Это, конечно, соответствует взглядам Шредингера 70-летней давности о том, что виды живой системы, которые наверняка подпадают под квантовые правила, будут включать в себя небольшое число частиц.

Но теория Пенроуза — Хамероффа предполагает, что целые белковые молекулы, состоящие из миллионов частиц, находятся в квантовой суперпозиции и спутаны не только с молекулами в пределах одной микротрубочки, но и с микротрубочками, также состоящими из миллионов частиц, в миллиарды нервных клеток по всему объему головного мозга. Это очень далеко от истины. Хотя никто и не сумел измерить когерентность в микротрубочках мозга, расчеты показывают, что квантовая когерентность даже одиночных микротрубочек не может сохраняться дольше нескольких пикосекунд [159] Tegmark M. Importance of quantum decoherence in brain processes // Physical Review E, 2000. — Vol. 61. , что слишком скоротечно, чтобы иметь какое-либо влияние на вычисления в мозге [160] Пикосекунда — это одна миллионная от одной миллионной доли (или 10–12) секунды. .

Однако, возможно, еще более фундаментальной проблемой теории квантового сознания Пенроуза — Хамероффа является оригинальный тезис Пенроуза о мозге, являющемся квантовым компьютером. Как вы помните, здесь Пенроуз основывался на своем утверждении, что люди могут доказать утверждения по Геделю, тогда как компьютеры не могут. Но это подразумевает квантовые вычисления в мозге только тогда, когда квантовые компьютеры могут доказать геделевские утверждения лучше, чем классический компьютер; этому утверждению не только нет абсолютно никаких доказательств, но и большинство исследователей считают иначе [161] Смотреть, например, Litt A., Eliasmith C., Kroon F. W., Weinstein S. and Thagard P. Is the brain a quantum computer? // Cognitive Science, 2006. — Vol. 30: 3. .

Далее мы видим, что не обязательно человеческий мозг может работать лучше, чем классический компьютер, при доказательстве геделевских утверждений. Хотя люди могут быть в состоянии доказать истинность недоказуемых геделевских утверждений, генерируемых компьютером, в равной степени возможно, что и компьютеры могут доказать истинность недоказуемых геделевских утверждений, порожденных человеческим разумом. Теорема Геделя лишь ограничивает способность одной логической системы доказать свои собственные утверждения; и она не накладывает ограничений на способность одной логической системы доказать геделевские утверждения из другой системы.