Якщо ви мали нагоду прочитати іншу мою статтю про Нобелівську премію з фізики 2020 року, я впевнений, що ви пам'ятаєте одного з трьох лауреатів премії, Роджера Пенроуза, за його дивовижні здібності до математики та обчислень.

Крім цієї роботи, Пенроуз за останні кілька років опублікував статті на іншу цікаву тему, відмінну від поля чорних дір.

Пенроуз також займається дослідженнями свідомості та квантової механіки.

Гаразд, ви можете сказати, що квантова механіка - це також математика і обчислення, але ми можемо сказати, що це інший вид математики, дуже відмінний від чорних дір.

Квантова механіка майже повністю базується на рівнянні Шредінгера, в той час як чорні ролі базуються на рівнянні Ейнштейна, можна сказати, що підхід в кожному випадку різний.

Пенроуз вважає і робить висновок у своїй статті HAMEROFF; PENROSE, 2014, що існує зв'язок між структурами Всесвіту і нашим мозком, а точніше біомолекулярною структурою мозку.

І, можливо, за допомогою квантової механіки ми могли б пояснити цей зв'язок. Але що це може бути за зв'язок? Як така велика структура, як Всесвіт, може мати щось спільне з нашими маленькими великими сяючими головами?

У 2018 році комік Джо Роган запросив Пенроуза на своє ток-шоу, де майже 2 години вони говорили про роботу Пенроуза, свідомість, квантову механіку та багато іншого.

У темі свідомості Пенроуз поділився своїми ідеями про те, як важко формалізувати абстрактне розуміння свідомості і ввести його в комп'ютер, як щось, що можна перевести в цифри.

Навіть якщо у вас є якийсь переклад, і ви вважаєте, що аргумент правильний, для того, щоб у вас було відчуття судження, ви повинні враховувати правила, тому ви керуєтеся цими правилами, і, можливо, наш розум не дотримується жодного правила, про яке ми знаємо, що робить цей аргумент і переклад просто несправжнім. Розумієте?

Ось рядок з Пенроуза про це: "Що таке розуміння? Що воно означає? Це щось, що слідує правилам? Це алгоритм?

Це не алгоритм...", то якщо це не алгоритм, то що це? І чи не є квантова механіка чимось, що ми вже знаємо?

Так, ми знаємо, але знаємо лише крихітну частину того, що здається таким великим, складним і відмінним від усього, з чим ми працюємо.

На квантовому рівні речі відбуваються не так, як у нашій реальності, вони керуються зовсім іншими законами, а якщо й існують якісь закони, то лише тому, що ми їх досі не знаємо.

Якщо ви дивилися "Людину-мураху" з фільмів Marvel, думаю, ви розумієте, про що я говорю.

Згадаймо на мить кота Шредінгера. У 1935 році Шредінгер, намагаючись пояснити концепцію квантової механіки, поставив уявний експеримент з котом, пляшкою отрути та радіоактивним елементом у закритій коробці.

Якщо елемент розпадається, пляшечка з отрутою розбивається, і кіт помирає.

Справа в тому, що, закривши коробку, ми не можемо бачити, що відбувається всередині, не знаючи результату експерименту, ви не знаєте, що сталося насправді, тому кіт може бути як живим, так і мертвим.

Це цікава частина квантової механіки, речі можуть бути двома речами одночасно, або можуть бути в двох місцях одночасно.

Живий і мертвий водночас, розумієте?

Пенроуз каже, що переконатися в тому, що те, що відбувається у нас в голові, не є алгоритмом, не підпорядковується жодним правилам, він вважає чимось іншим.

Щось, що "вимагає нашої свідомої оцінки того, про що ми думаємо, оскільки мислення - це річ свідомості, а розуміння - це свідома діяльність".

Бути діяльністю совісті, як, наприклад, грати на інструменті, займатися творчістю, працювати чи закохуватися. Ці дії совісті, очевидно, не є обчислювальними даними, тут відбувається щось інше.

На щастя, почали з'являтися пояснення, які відповідали на всі запитання вчених.

Відповідь може бути в наших нейронах, клітинах, які передають через синапси всі види інформації - хімічну, електричну, механічну та теплову.

Пенроуз розповів Рогану, що кілька років тому він отримав листа від Стюарта Хамероффа, в якому йшлося про те, що Пенроуз не враховує нейрони та структури, які називаються мікротрубочками, і які можуть бути абсолютним фундаментальним інструментом для свідомості.

На жаль, неможливо ізолювати квантові ефекти в нейронах, тому що ви отримуєте декогерентність навколишнього середовища, те, що працює в квантовому стані, не відтворюється на вищому рівні масштабу. 

"Вони виглядають саме так, що цілком можуть підтримувати такий рівень квантової механіки, на якому можна очікувати колапсу квантового стану", - розповідає Пенроуз Рогану про зміст листа Хамероффа.

Мікротрубочки Мікротрубочки - це маленькі трубочки, що складаються з білка тубуліну, вони виконують різні функції в нашому організмі, але в мозку, окрім своїх звичайних функцій, таких як підтримка структури та транспортування, мікротрубочки можуть брати участь у передачі інформації в нейроні (DENT; BAAS, 2014).

Очевидно, субодиниці мікротрубочок можуть мати два різних типи взаємодії - А-тип і В-тип.

Перший - найбільш симетричний, вони виглядають однаково з усіх боків. У мозку присутній А-тип, оскільки симетрія є найважливішою характеристикою, що дозволяє організовувати інформацію в різний спосіб.

Зрештою, що таке свідомість? Відповідаючи на запитання Джо, Пенроуз пояснив, що існує такий квантовий стан, який зберігається на рівні нашої свідомості, і що мікротрубочки можуть бути тим, що несе квантовий ефект, але він не виключає можливості, що до цього причетні й інші структури, які ми ще не відкрили. 

Пенроуз запідозрив, що існує клас молекул, які населяють ці синапси, і вони симетричні, як п'ятикутники і шестикутники, маючи в кожному вихорі білок з формою трискеліона, що з'єднуються між собою по краях, як візерунок футбольного м'яча. Але чи достатньо лише симетрії? Чи є речовини, що складаються з цих білків, ще одним важливим фактором? І яка насправді функція цих білків у синапсах? На жаль, ми досі не знаємо.

Очевидно, симетрія відіграє ключову роль у явищі, яке у квантовій механіці називають ефектом Ярна.

Це трапляється, коли ми маємо дуже симетричну структуру, і можливий великий розрив між найнижчим енергетичним рівнем і наступним.

Велика щілина може приховувати важливу інформацію про найнижчий енергетичний рівень, і цей брак інформації є однією з проблем. Але "все це є свого роду припущенням якогось квантового явища, тут ще багато чого треба зрозуміти", - каже Пенроуз.

 Пенроуз має рацію, нам точно ще багато чому треба навчитися, і крок за кроком ми можемо відкривати для себе все більше і більше про світ квантової механіки в нашій єдиній голові.

Дехто казав, що ми нібито пов'язані один з одним і з всесвітом за допомогою частот і хвиль, що ж, можливо, на певному рівні так і є. Але ми не знаємо напевно, чи це так. Але щоб знати напевно, нам все ще потрібно більше досліджень про це.

Якщо ви хочете подивитися повну версію ток-шоу, натисніть тут або дізнатися більше про тему та роботу Пенроуза, нижче наведено деякі з його опублікованих статей:

DENT, E. W.; BAAS, P. W. Мікротрубочки в нейронах як носії інформації. Журнал нейрохімії, v. 129, n. 2, p. 235-239, abr. 2014.

Гамерофф С., Пенроуз Р. Свідомість у Всесвіті: Огляд теорії "Orch OR". Рецензії на "Фізику життя, v. 11, n. 1, p. 39-78, 1 берез. 2014.

ПЕНРОУЗ, Р.; ЛАНДАУЕР, Р. Новий розум імператора: Щодо комп'ютерів, розуму та законів фізики. Фізика сьогодні, v. 43, n. 6, p. 73, 11 січ. 2008.

Якщо ви дослідник у галузі нейронаук або фізики, ми можемо допомогти вам створити інфографіку про неврологія, неврологія, клітинна біологія, біохімія, молекулярна біологіяі Фізика в Mind the Graph. 

Наш намір полягає в тому, щоб ваш науковий контент охоплював все більше і більше людей з академічного світу та поза ним, використовуючи інший спосіб комунікації про науку. Ви готові спробувати?

Схожі статті
logo-subscribe

Підпишіться на нашу розсилку

Ексклюзивний високоякісний контент про ефективну візуальну
комунікація в науці.

- Ексклюзивний путівник
- Поради щодо дизайну
- Наукові новини та тенденції
- Підручники та шаблони