Роберт Сойер - Квантовая ночь [litres]

– Итак, – сказал я, когда мы сделали заказы, – за ланчем ты рассказывала о квантовой физике сознания.

Она отпила вина.

– Это так. Я работаю в паре с Викторией Чен. Как я уже говорила, она разработала систему, способную обнаруживать квантовую суперпозицию в нервной ткани.

– Я, конечно, не физик, но я как-то не думал, что квантовые эффекты вроде этого происходят в живых организмах.

– О, они определённо присутствуют в некоторых биологических системах. К примеру, мы с 2007 года знаем, что существует квантовая суперпозиция в хлорофилле. Энергетическая эффективность фотосинтеза – девяносто пять процентов, а это лучше, чем всё, что мы способны спроектировать. Растения достигают её, используя квантовую суперпозицию, чтобы испробовать сразу все возможные пути между светочувствительными молекулами и протеинами, являющимися центрами реакции, так что энергия всегда перекачивается по наиболее энергоэффективному маршруту; это пример биологических квантовых вычислений. Вики интересовало, как растениям удаётся это делать при комнатной температуре; мы вынуждены охлаждать наши квантовые компьютеры до температуры лишь на долю градуса выше абсолютного нуля, чтобы получить суперпозицию. Ну а я, как я упоминала за ланчем, давно интересовалась моделью Пенроуза-Хамероффа, которая утверждает, что именно квантовая суперпозиция в микротрубочках нейронной ткани порождает сознание. Так что я убедила Вики позволить мне испытать её методику на людях, чтобы посмотреть, действительно ли в человеческом мозгу присутствует квантовая суперпозиция.

– И?

– И представь себе, она там действительно есть. Не совсем то, что предлагали Хамерофф и Пенроуз, но это определённо открывает новое направление для исследований. – Она издала радостный вздох. – Подозреваю, что нам с Вики придётся поделиться нобелевкой с одним из них – одну нобелевку присуждают максимум троим, так что Стюарту и Роджеру придётся решить между собой, кто из них станет лауреатом.

– Ха.

– Видишь ли, они думали, что сознание существует в моменты коллапса из суперпозиции в состояние классической физики, что каждый момент такого коллапса – это момент сознания, сорок или около того в секунду. Это была интересная теоретическая модель, когда они её предложили в 1990-х, однако Виктория показала, что суперпозиция в микротрубочках, в отличие от любых других структур тела, поддерживается неограниченно долго – вероятно, это их постоянное свойство.

Я нахмурился.

– Но я думал, что квантовая суперпозиция – хрупкая штука. Разве она не распадается?

– Насколько мы можем утверждать, нет. Никогда – по крайней мере пока человек жив.

– И почему?

– Вики называет это «инерцией запутанности», и, я бы сказала, это революционное открытие, достойное собственной Нобелевской премии. Видишь ли, единственный электрон декогерирует очень быстро, выпадая из суперпозиции, однако бесчисленные триллионы электронов одного и того же мозга по какой-то причине спаяны друг с другом способом, не предусмотренным квантовой теорией, и поэтому здесь действуют законы вероятности. В любой момент времени любой из них может «захотеть» декогерировать в классическое состояние, но этого не произойдёт, пока того же не «захочет» большинство из них. Компьютерное моделирование показывает, что такое пороговое состояние никогда не достигается – по крайней мере при нормальных условиях. Внешняя сила – скажем, анестетик – способна заставить суперпозицию декогерировать, но в отсутствие чего-то подобного суперпозиция не коллапсирует никогда. Просто продолжает существовать.

Я сделал потрясённое лицо.

– Она это уже опубликовала?

Кайла покачала головой:

– Статья на стадии реферирования в «Нейроне».

– Должно быть, интересная будет работа.

– Я пришлю тебе препринт. Но это только первая из серии статей; у нас выходит ещё одна в «Физика жизни: обзор».

Я отхлебнул вина из своего бокала.

– Да? И о чём она?

– Пенроуз предположил, что каждая макромолекула тубулина имеет одну двудольную гидрофобную полость с одним-единственным свободным электроном. Однако он также мимоходом заметил, что может быть и множество гидрофобных полостей с одним электроном в каждой. И это как раз то, что мы с Вики открыли: оказалось, что на самом деле в каждой макромолекуле тубулина три такие полости.

– И что это дает?

– Все макромолекулы тубулина в мозгу квантово запутаны, то есть пребывают в одинаковом состоянии: комбинация суперпозиционированных и классических электронов одна и та же во всём тубулине мозга конкретного человека.

– О.

– Это значит, что каждый человек пребывает в одном из восьми возможных состояний: все три полостных электрона в классическом состоянии, все три в суперпозиции или ещё шесть комбинаций, когда один или два электрона в классическом состоянии, а остальные в суперпозиции.

– Круто.

– Спасибо. Так вот, мы считаем, что не имеет значения, какой именно электрон в суперпозиции, а какой – нет: электроны, как и все субатомные частицы, взаимозаменяемы. Так что на самом деле есть лишь четыре состояния вместо восьми: нет электронов в суперпозиции; любой из трёх в суперпозиции, любые два в суперпозиции и все три в суперпозиции. Другими словами, классическое состояние и три состояния с квантовой суперпозицией: Q1, Q2 и Q3.

– Понятно.

– И ты мне понадобился из-за состояния Q2; именно здесь моя работа пересеклась с твоей. Я прогнала через Викин ускоритель несколько сотен добровольцев – тест занимает совсем немного времени – и обнаружила, что у каждого из них хотя бы один электрон находится в суперпозиции.

Никто не показал классического состояния: у всех либо Q1, либо Q2, либо Q3. И каждая из этих трёх когорт меньше предыдущей; их численности соотносятся как 4:2:1, каждая следующая группа вдвое меньше предыдущей. Примерно у шестидесяти процентов наших подопытных в суперпозиции только один электрон; у тридцати процентов – два, и где-то у пятнадцати в суперпозиции все три электрона.

– Полагаю, это как с жонглированием, – сказал я. – Один шар держать в воздухе легко, два – уже тяжелее, три – не у каждого получится.

– Да, мы тоже об этом подумали. Предположим, что эта пропорция верна для всего человеческого рода. Пусть на Земле живёт семь миллиардов человек – на самом деле ближе к 7,7, но предположим, что пропаганда сексуального воздержания принесла плоды, и округлим, – получается, что в первой когорте четыре миллиарда человек, во второй два миллиарда, и в третьей всего один.

– Так.

– И меня заинтересовало, – продолжила Кайла, – а нет ли каких-то физиологических различий между тремя когортами? Так что я организовала стандартное пятифакторное тестирование показателей личностных качеств для каждого испытуемого, и – бинго! – все наши Q2 дали результаты, коррелирующие с психопатией.