Глава пятая. Эксперимент Хаммерофа. Анестезия выключает квантовые эффекты.
Они вдыхают вяз или получают инъекцию. Через секунды они исчезают. Не засыпают. Исчезают. Нет снов. Нет ощущения времени. Нет субъективного опыта. Часы проходят. Хирурги оперируют. Но для пациента ничего не происходит. Промежуток в существовании. Затем они возвращаются. Сознание снова включается, как будто никогда не выключалось. Анестезия – это медицинское чудо и философская загадка.
Как молекулы могут выключить сознание? Для Стюарта Хамероффа этот вопрос не был абстрактным. Как анестезиолог, он делал это каждый день. Выключал сознание пациентов химикатами. Но механизм оставался таинственным. Анестетики не все химически похожи. Существуют сотни различных веществ, способных вызвать потерю сознания. Газы как изофлуран и севофлуран. Внутривенные агенты как пропофол. Даже благородные газы как ксенон. Химические они очень разные. Некоторые - большие молекулы. Некоторые - маленькие атомы. Некоторые полярные, другие - неполярные. Но все они делают одно – выключают сознание.
Классическая фармакология пыталась найти общий механизм через рецепторы. Идея о том, что анестетики связываются с определёнными белковыми рецепторами и блокируют нейронную передачу. И, действительно, многие анестетики влияют на рецепторы ГАМК – основные тормозные рецепторы в мозге. Но это не полная картина. Некоторые анестетики работают без взаимодействия с известными рецепторами. Благородные газы, например, химически инертны. Они почти не взаимодействуют с белками. Вообще. И все же они вызывают анестезию. В 1990-х Хамерофф заметил нечто интересное.
Существует закон, открытый в XIX веке, называемый правилом Мейра Овертона. Это правило показывает, что анестезирующая сила вещества коррелирует с его растворимостью в маслах и жирах. Чем лучше молекула растворяется в липидах, тем сильнее анестетик. Это указывало на то, что анестетики действуют не только через специфические рецепторы, но и через взаимодействие с гидрофобными, водоотталкивающими областями белков. Хамерофф знал, что микротрубочки имеют гидрофобные карманы внутри тубулинов - области, защищённые от воды, где анестетики могли связываться.
Он предположил, что, если анестетики выключают сознание, связываясь с микротрубочками и предотвращая квантовые процессы в тубулинах, это можно проверить. В серии экспериментов Хамерофф и его коллеги изучали, как анестетики влияют на микротрубочки. Они обнаружили, что анестетики действительно связываются с гидрофобными карманами в тубулинах. Более того, это связывание предотвращает определённые конформационные изменения в тубулинах, переходы между различными состояниями белка. Если теория ОРЧОВР правильная, то именно эти переходы важны для квантовой когерентности и сознания. Анестетики буквально замораживают микротрубочки в фиксированных состояниях, предотвращая квантовые колебания. Результат – потеря сознания. Но был ещё более драматичный эксперимент.
В конце 1990-х Хамерофф работал с итальянскими исследователями, изучавшими одноклеточные организмы, называемые парамециями. Парамеции – это реснитчатые простейшие. Они плавают, двигая тысячами крошечных ресничек, структурно своей поверхности. Каждая ресничка приводится в движение микротрубочками внутри неё. Парамеции демонстрируют удивительно сложное поведение для одноклеточных организмов. Они могут учиться, запоминать, избегать опасностей, искать пищу. У них нет нейронов, нет нервной системы, только микротрубочки.
Стюарт Хамерофф спросил, что происходит, если анестезировать парамецию. Команда подвергала парамеции различным анестетикам в концентрациях, которые вызывают потерю сознания у людей. Результаты были поразительны. Анестетики не просто замедляли движение ресничек, они полностью нарушали координацию. Нормально реснички бьются скоординировано, создавая волны движения, которые толкают парамецию вперёд. Под анестезией эта координация разрушалась. Реснички бились случайно, несинхронизированно. Парамеция теряла способность плавать направленно. Более того, она теряла способность к обучению и памяти. Поведенческие паттерны, которые парамеция обычно могла запомнить, больше не запоминались под анестезией. Как анестетики могли нарушать координацию и память в организме без нервной системы? Единственное объяснение – они влияли на микротрубочки.
И если микротрубочки способны координировать сложное поведение в одноклеточных организмах, возможно, они играют более важную роль в нейронах, чем предполагалось ранее. Возможно, они не просто структурные леса, а вычислительные элементы. Хамеров продолжил исследование на более сложных системах. В одном примечательном эксперименте он изучал, как различные анестетики влияют на квантовые эффекты в белках, используя спектроскопическую технику, называемую ЭПР – электронный промагнитный резонанс. Команда измеряла когерентные колебания электронов в белках. Они обнаружили, что анестетики подавляют эти когерентные колебания при концентрациях, необходимых для потери сознания. Ни анестетики, ни химически похожие молекулы, которые не вызывают анестезию, не оказывали такого эффекта. Это была корреляция между способностью молекулы подавлять когерентные квантовые эффекты и ее способностью вызывать потерю сознания. Именно то, что предсказывает квантовая теория сознания.
Но, возможно, самое убедительное доказательство пришло из неожиданного источника – обратимости анестезии. Есть странное явление в анестезиологии, называемое эффектом давления. В 1940-х годах исследователи обнаружили, что высокое давление может обратить анестезию. Животное, анестезированное газом, можно разбудить, подвергнув его высокому давлению. Около 100 атмосфер. Это кажется парадоксальным. Давление сжимает молекулы ближе друг к другу. Это должно усиливать любые химические взаимодействия, включая связывание анестетиков. Но вместо этого оно отменяет анестезию. Как?
Хамерофф предложил объяснение на основе квантовой теории. Анестетики связываются с гидрофобными карманами в микротрубочках, расширяя их и нарушая квантовую когерентность. Высокое давление сжимает эти карманы, выталкивает анестетики и восстанавливает нормальную структуру. Квантовая когерентность восстанавливается. Сознание возвращается. Это объяснение предсказывает очень специфичную связь между физическими свойствами анестетиков, их объемом и давлением, необходимым для обращения анестезии. И эксперименты подтверждают это предсказание. Все эти данные вместе формируют убедительную картину. Анестетики выключают сознание, нарушая квантовые процессы в микротрубочках. Различные анестетики работают, связываясь с одними и теми же гидрофобными сайтами. Это связывание предотвращает конформационные изменения, необходимые для квантовой когерентности.
Без квантовой когерентности нет объективной редукции, нет коллапса волновой функции, нет сознательного момента. Ты исчезаешь. Это не окончательное доказательство квантового сознания. Можно предложить альтернативные классические механизмы, но трудно игнорировать корреляции. Трудно объяснить, почему эффекты давления работают именно так, как предсказывает квантовая теория.
Для Хаммерова это больше, чем теоретическая игра. Каждый день он использует эти знания, чтобы безопасно анестезировать пациентов. Он видит воочию, как сознание можно выключать и включать с помощью молекул. И он уверен, что ключ к пониманию этого процесса лежит в квантовых эффектах в микротрубочках.
Следующий вопрос. Если сознание квантовое, то что происходит с твоими мыслями до того, как ты их осознаешь? Существуют ли они в суперпозиции? Думаешь ли ты одновременно о множестве вещей, которые коллапсируют в одну мысль?
Глава шестая. Квантовая суперпозиция мыслей.
Думаете ли вы два ответа одновременно? В обычном опыте вы взвешиваете «за» и «против». Думаете одну мысль, затем другую. Наконец, принимаете решение. Последовательность, мысль, анализ и выбор. Но что, если до самого момента выбора ваша мысль находится в двух состояниях одновременно? Что, если вы действительно думаете оба варианта одновременно? Квантово. В суперпозиции. Это не метафора. Это прямо следует из квантовой гипотезы сознания. Когда вы размышляете над вопросом, микротрубочки внутри ваших нейронов образуют квантовую суперпозицию различных конформационных состояний. Каждое состояние кодирует возможный отряд. Налево или направо. Вместо того, чтобы последовательно вычислять варианты, ваш мозг параллельно испытал оба. Суперпозиция позволяет исследовать сразу обе возможности.
Затем момент коллапса. Под воздействием объективной редукции квантовой гравитации суперпозиция рушится и рождается одно решение. Момент коллапса и есть ваш субъективный опыт «о, я знаю, куда идти». Этот сценарий объясняет феномен озарение, когда решение приходит внезапно единым кристаллом знания, а не медленным накоплением выводов. Эксперименты fMRI фиксируют, что предшествующая выбору нейронная активность содержит следы обоих вариантов. Анализ паттернов активности мозга за секунды до осознанного решения показывает смешанные сигналы, как будто мозг готовит оба ответа. Это открытие называют «neural precursor». Но классическая наука не может объяснить, почему именно в этот момент один паттерн побеждает другой. Квантовая гипотеза предсказывает. Поскольку суперпозиция коллапсирует только при достижении критического квантового гравитационного порога, весь аккумулятор возможных мыслей экспоненциально ускоряет поиск решения. Что это значит для свободной воли? Если выбор — результат квантового коллапса, есть ли место детерминизму? Или ваша воля возникает там, где квантовая неопределенность становится субъективным выбором? Это один из самых глубоких вопросов, который мы обсудим на канале. Квантовый наблюдатель.
Глава седьмая. Запутанность между нейронами.
Телепатия через квантовую механику. Вы поднимаете телефон, чтобы позвонить другу, и он уже звонит вам в тот же момент. Вы входите в комнату и мгновенно чувствуете напряжение, хотя никто ничего не сказал. Психологи называют это интуицией, эмпатией, химией между людьми. Но что, если за этими явлениями стоит буквальная физика? Что, если ваши нейроны могут быть квантово запутаны с нейронами другого человека? Добро пожаловать в самую противоречивую область квантовой теории сознания — гипотезу о том, что человеческие умы могут быть связаны квантовой запутанностью. Для большинства физиков это звучит как псевдонаука.
Квантовая запутанность — хрупкое явление, которое разрушается при малейшем взаимодействии с окружающей средой. Как два отдельных мозга, разделенных пространством, могли бы поддерживать запутанность? Но прежде, чем отвергнуть идею, просмотрим, что мы уже знаем о квантовой запутанности в биологических системах. Помните перелётных птиц? Их навигационная система основана на запутанных электронах в белке криптохроме. Эта запутанность должна сохраняться достаточно долго, чтобы магнитное поле Земли могло повлиять на химические реакции. В тёплом, шумном, влажном глазу птицы, при полёте на скорости десятков километров в час.
Если природа может поддерживать запутанность в таких условиях, возможно, она может делать это и между нейронами. Но каков механизм? Дин Радин из Института на этические науки предложил одну возможность. Во время эмоционально значимых взаимодействий между людьми их мозговые волны могут синхронизироваться. ЭЭГ исследования показывают, что, когда два человека глубоко сосредоточены друг на друге, в медитации, в разговоре, в творческом сотрудничестве, их мозговые ритмы начинают совпадать. Альфа-волны синхронизируются, гамма-всплески происходят одновременно, как будто два мозга настраиваются на одну частоту. Радин предположил, эта синхронизация может создавать условия для квантовой запутанности между нейронами в разных мозгах. Механизм был бы следующим. Синхронизированная мозговая активность создает когерентные электромагнитные поля вокруг головы каждого человека. Эти поля взаимодействуют, создавая запутанные фотоны между двумя мозгами. Запутанные фотоны влияют на квантовые процессы в микротрубочках нейронов. Изменения в квантовом состоянии микротрубочек одного мозга мгновенно отражаются в другом мозге. Результат — информация передается между умами без классических сигналов. Это спекулятивно.
Но Радин провел серию экспериментов, чтобы проверить эту идею. В одном исследовании, пары людей, эмоционально связанных друг с другом, помещались в отдельные и коронированные комнаты. Один человек подвергался стимуляции — вспышкам света, неожиданным звукам. Исследователи регистрировали мозговую активность обоих участников. Результаты были поразительными. Когда один человек получал стимул, в мозге другого человека появлялись слабые, но статистически значимые изменения в той же временной точке. Не через секунды, что можно было бы объяснить классическими сигналами. Мгновенно. Эффект был слабым, но он был воспроизводимым и статистически значимым в метаанализе сотен таких экспериментов.
Критики указывают на альтернативное объяснение. Возможно, экранирование было неполным. Возможно, участники получали тонкие классические сигналы. Но Радин исключил эти возможности в контролируемых экспериментах. Участники находились в комнатах Фарадея, металлических клетках, которые блокируют все электромагнитные сигналы. Эффект сохранялся. Более того, эффект был сильнее у людей, которые практиковали медитацию или имели глубокие эмоциональные связи. Как будто качество сознательной связи между людьми влияло на силу квантовой корреляции.
Еще более интригующие результаты пришли из исследований предчувствия. В этих экспериментах участникам показывали серию изображений на компьютере. Большинство изображений были нейтральными – пейзажи, лица, обычные объекты. Но, случайным образом компьютер выбирал эмоционально сильные изображения – эротические или насильственные сцены, которые вызывают сильную физиологическую реакцию. Ключевой момент – физиологические измерения показывали, что тела участников начинали реагировать за несколько секунд до того, как эмоциональное изображение появлялось на экране. Как будто их бессознательное знало, что произойдет до того, как это произошло. Этот эффект, называемый презентимент, был воспроизведен в десятках лабораторий по всему миру. Обычное объяснение, что мозг каким-то образом обрабатывает тонкие подсказки, предсказывающие тип изображения.
Но в самых строгих экспериментах выбор изображения делался квантовым генератором случайных чисел только после измерения физиологической реакции. Физиологическая реакция предшествовала не только показу изображения, но и самому решению о том, какое изображение. Показать. Как это возможно? Квантовая механика предлагает объяснение. Если сознание включает квантовые процессы, то оно могло бы быть чувствительным к квантовым флуктуациям, которые влияют на будущие события. Не предсказание будущего в мистическом смысле, но чувствительность к квантовым корреляциям, которые связывают настоящие и будущие состояния.
Еще более драматичные эксперименты исследовали прямое влияние сознания на квантовые системы. В экспериментах с генераторами случайных чисел участников просили мысленно повлиять на выход квантового устройства, сдвинуть результаты в определенном направлении. Статистически значимые отклонения от случайности наблюдались в сотнях таких экспериментов в десятках лабораторий. Эффекты были крошечными, отклонения в несколько десятитысячных от случайного распределения, но они были консистентными и воспроизводимыми. Роберт Джан из Принстонского университета потратил более 20 лет на изучение этих явлений в строго контролируемых условиях. Его заключение. Сознание может оказывать слабое, но измеримое влияние на квантовые процессы. Механизм неясен, но корреляция устойчива.
Критики справедливо указывают, что эти эффекты находятся на границе статистической значимости, что альтернативные объяснения не полностью исключены, но накапливающиеся данные трудно игнорировать. Если сознание действительно включает квантовые процессы, то логично ожидать, что оно может влиять на другие квантовые системы и быть под их влиянием. И если квантовая запутанность может существовать между частицами в отдельных лабораториях на расстоянии километров, что регулярно, демонстрируется в экспериментах по квантовой телепортации. Почему не между нейронами в отдельных мозгах?
Возможно, телепатия – это не паранормальные явления, а нормальная функции квантовых мозгов. Слабое, редкое, трудно обнаруживаемое, но реальное. Возможно, интуиция – это квантовая корреляция с информацией в окружающей среде или в умах других людей. Возможно, эмпатия – это буквальная связь между квантовыми состояниями нейронов. Возможно, творческое вдохновение – это доступ к квантовой информации, распределенной по сети запутанных умов. Эти идеи находятся на самой границе научной респектабельности.
Многие исследователи не хотят даже рассматривать их из-за боязни потерять научную репутацию. Но если квантовая теория сознания правильна, эти явления не должны удивлять. Они должны быть естественными следствиями квантовой природы ума. Слабыми, потому что квантовые эффекты в теплых биологических системах хрупкие. Редкими, потому что требуют особых условий синхронизации и когерентности. Но реальными, потому что сознание – это квантовый процесс.
Следующий вопрос. Как природа научилась использовать квантовые эффекты в биологических системах? И чему мозг мог научиться у растений?
Глава восьмая. Фотосинтез мозга.
Как природа решила квантовую проблему миллиарды лет назад. Каждую секунду в каждом листе происходят триллионы квантовых вычислений. Фотоны солнечного света захватываются молекулами хлорофилла и с почти 100% эффективностью превращаются в химическую энергию. Эта эффективность поразительна. Лучшие солнечные панели, созданные человеком, преобразуют около 20% солнечной энергии в электричество. Растения достигают эффективности близкой к теоретическому максимуму. Как? Ответ потряс физиков, когда он был открыт. Растения используют квантовую суперпозицию для поиска оптимального пути передачи энергии. И они делают это при комнатной температуре, в теплой, влажной, шумной среде живой клетки. Именно в тех условиях, где квантовые эффекты, согласно стандартной физике, невозможны. Если эволюция смогла решить проблему квантовой когерентности в биологических системах 400 миллионов лет назад, когда появились первые наземные растения, почему она не могла использовать ту же стратегию в мозге? Чтобы понять, как это работает, представь фотон света, попадающий на лист. Первым делом фотон поглощается молекулой хлорофилла в так называемой антенной системе. Его энергия превращается в электронное возбуждение – экситон. Этот экситон должен добраться до реакционного центра, где произойдет фотохимия. Но путь сложен. Сотни молекул хлорофилла образуют лабиринт возможных маршрутов.
В классической системе экситон блуждал бы случайно от молекулы к молекуле. Многие экситоны терялись бы как тепло, не достигнув реакционного центра. Но фотосинтез почти не теряет энергию. В 2007 году команда Грэма Флеминга в Беркли использовала фемтосекундную спектроскопию, чтобы наблюдать процесс передачи энергии в реальном времени. То, что они увидели, изменило биофизику навсегда. Экситон не блуждал случайно. Он существовал в квантовой суперпозиции, одновременно исследуя множественные пути через антенную систему. Как частица в знаменитом эксперименте с двумя щелями, экситон проходил через все щели одновременно. Квантовая интерференция усиливала эффективные пути и подавляла неэффективные. Результат – экситон выбирал оптимальный маршрут к реакционному центру. Не через сознательный выбор, конечно, через квантовую механику. Но здесь становится еще более интересно. Квантовая когерентность фотосинтеза не просто существует, она оптимизирована. Молекулы хлорофилла расположены на точно правильных расстояниях. Белковая среда создает точно правильное количество шума. Вибрационные моды системы настроены на точно правильные частоты. Все работает вместе, чтобы максимизировать время когерентности и эффективность передачи энергии. Это не случайность. Это результат миллиардов лет эволюционной оптимизации.
Природа научилась не просто использовать квантовые эффекты, но и защищать их от декогеренции. Как? Через явление, называемое Environment Assisted Quantum Transport. Квантовый транспорт с помощью среды. В обычной физике среда – враг квантовой когерентности. Шум разрушает суперпозицию, вызывая декогеренцию. Но в оптимизированных биологических системах шум может фактически помогать. Правильно подобранный шум может предотвратить экситон от застревания в энергетических ловушках, направлять его к реакционному центру, поддерживать оптимальный баланс между когерентностью и локализацией. Это похоже на сёрфинг. Сёрфер использует хаос океанских волн, чтобы двигаться в нужном направлении. Волны не препятствие, они транспортное средство. Аналогично, экситоны в фотосинтезе сёрфят по волнам молекулярных вибраций к своей цели. Ключевая идея: биологические системы не пытаются устранить шум, они учатся его использовать.
А теперь подумай о мозге. Мозг – самая шумная среда в биологии. Постоянные электрические разряды, химические реакции, молекулярные движения, тепловые флуктуации. Для квантовых эффектов это должен быть кошмар. Но что, если мозг использует ту же стратегию что и растение? Что, если он не борется с шумом, а использует его для защиты и направления квантовых процессов?
Микротрубочки в нейронах окружены упорядоченной водой, гидратационными слоями, которые могут действовать как защитная среда для квантовых состояний. Эти слои воды имеют специфические вибрационные моды. Они могут резонировать с квантовыми переходами в тубулинах. Правильно настроенные резонансы могли бы создать Environment-Assisted Quantum Transport в микротрубочках, как в фотосинтезе. Шум от соседних нейронов вместо разрушения квантовой когерентности мог бы направлять её к оптимальной обработке информации.
Есть ещё более глубокое сходство. И фотосинтез, и сознание включают выбор из множественных возможностей. В фотосинтезе экзитон выбирает оптимальный путь к реакционному центру. В сознании ум выбирает определенную мысль или решение из множества возможностей. В обоих случаях квантовая суперпозиция позволяет системе исследовать множественные опции одновременно, а затем коллапсировать в оптимальный результат. Разница в том, что в фотосинтезе выбор определяется физической оптимизацией.
Наиболее эффективный путь, естественно, усиливается квантовой интерференцией. В сознании выбор может включать более сложные критерии — эмоциональную значимость, логическую последовательность, творческую новизну. Но базовый механизм тот же — квантовая суперпозиция, исследование возможностей, коллапс в конкретный результат. Сторонники квантового сознания указывают на ещё одно поразительное сходство. Гамма волны мозга, нейронные асцеляции около 40 Гц, связанные с сознательным восприятием, имеют частоту, очень близкую к вибрационным модам микротрубочек. Совпадение? Или признак того, что сознание синхронизировано с квантовыми процессами в микротрубочках?
В фотосинтезе тоже есть критические частоты — вибрационные моды, которые оптимизируют квантовый транспорт. Эволюция точно настроила эти частоты для максимальной эффективности. Возможно, эволюция сделала то же самое с мозгом — настроила гамма-ритмы для оптимизации квантовых процессов сознания. Но есть важные различия между фотосинтезом и предполагаемым квантовым сознанием. Фотосинтез мы можем измерить, можем наблюдать квантовую когерентность напрямую с помощью спектроскопии. С мозгом это гораздо сложнее. Квантовые эффекты в микротрубочках, если они существуют, происходят внутри живых нейронов. Их трудно изолировать и измерить без нарушения системы.
Но технологии развиваются. Новые методы квантовой биологии позволяют наблюдать все более тонкие квантовые эффекты в живых системах. В ближайшие годы мы можем получить прямые доказательства или опровержение квантовых процессов в мозге. А пока урок фотосинтеза ясен. Квантовые эффекты не только возможны в теплых биологических системах, они могут быть оптимизированы эволюцией для достижения поразительной эффективности.
Если природа использует квантовую механику для сбора солнечной энергии, почему бы ей не использовать ее для… обработки информации. Если растения — квантовые машины, почему не мозг? Фотосинтез доказал, что квантовая биология реальна. Теперь вопрос — насколько далеко простирается квантовая природа жизни? И если наш мозг действительно квантовая система, что это означает для самого фундаментального вопроса человеческого существования — имеем ли мы свободную волю?
Глава девятая. Свободная воля или квантовая случайность. Что выбирает за вас?
Кажется, что это вы выбираете, что ваше сознание взвешивает варианты и приходит к решению. Но что, если это иллюзия? Что, если выбор — это просто квантовая случайность в микротрубочках ваших нейронов, коллапс волновой функции, который создает ощущение решения, но на самом деле не отличается от броска игральной кости. Или наоборот, что, если квантовая неопределенность — это именно то, что делает свободную волю возможной, пространство подлинной открытости в детерминированном мире. Добро пожаловать в самую глубокую философскую проблему квантовой теории сознания. Если наши мысли возникают из квантовых процессов, что происходит со свободной волей? Проблема не нова.
Она мучила философов задолго до открытия квантовой механики. В детерминированной вселенной Ньютона каждое событие было результатом предыдущих причин. Если вы знали положение и скорость каждой частицы во вселенной, вы могли предсказать все будущее, включая каждое решение, которое вы когда-либо примете. Ваш выбор читать эти слова был предопределён Состоянием Вселенной в момент Большого Взрыва. Несвобода. Иллюзия свободы, создаваемая незнанием истинных причин ваших действий. Квантовая механика изменила картину, но не обязательно в лучшую сторону. Да, квантовая неопределённость означает, что будущее не полностью предсказуемо. Но случайность – это не свобода. Если ваши решения определяются броском квантовых костей, вы не более свободны, чем в детерминированном мире. Вы просто непредсказуемы. Случайность и детерминизм – две стороны одной монеты. Отсутствие подлинного выбора. Но квантовая теория сознания предлагает третий путь. Роджер Пенрус предполагает, что коллапс волновой функции – не случайный процесс.
Это объективная редукция, управляемая фундаментальными принципами квантовой гравитации. Момент коллапса определяется не случаем, но и не жёсткими причинными законами. Он возникает, когда квантовая суперпозиция достигает критического порога, момента, когда неопределённость в пространстве времени становится нестабильной. Этот процесс включает элементы, которые не являются не полностью детерминированными, не полностью случайными. А если сознание использует объективную редукцию, то момент осознанного выбора мог бы быть моментом, когда множественные возможности существуют в суперпозиции. Ваш мозг рассматривает различные варианты квантов. Объективная редукция коллапсирует суперпозицию в определённое состояние. Этот коллапс переживается как момент решения. Ключевая идея – коллапс не полностью случаен, потому что он влияет на структуру самой суперпозиции. Варианты с большей квантовой вероятностью, те, которые лучше интегрированы в общую структуру суперпозиции, более вероятно становятся актуальными. Это создаёт пространство для подлинного выбора. Не случайного выбора, но выбора, который отражает предпочтения, встроенные в квантовую структуру сознания. Ваши ценности, опыт, эмоции – все это влияет на то, как формируется суперпозиция возможностей, а структура суперпозиции влияет на вероятности различных исходов коллапса. Результат – ваши решения отражают ваш характер, но не предопределены им. Есть подлинная открытость, но не случайная открытость.
Эта идея получила неожиданную поддержку из экспериментальной психологии. В знаменитых экспериментах Бенджамина Либетта в 1980-х участников просили произвольно двигать рукой в любой момент в течение определённого периода времени. Либет измерял три вещи. Время сознательного намерения двигаться, когда участник осознавал решение. Врежение – время начала потенциала готовности, изменения в мозговой активности, предшествующего движению. Результаты были шокирующими. Потенциал готовности начинался за 350 мс. До сознательного намерения. Мозг решал двигаться до того, как человек осознавал это решение. Это, казалось, доказывало, что сознательная воля – иллюзия. Решения принимаются бессознательными мозговыми процессами, а сознание просто рационализирует их постфактум.
Но Либетт заметил нечто интересное. Хотя инициация движения была бессознательной, участники сохраняли способность витировать действие в последний момент. Даже после начала потенциала готовности сознание могло остановить движение. Либетт назвал это свободной волей отказа. Возможно, мы не контролируем инициацию наших действий, но мы можем их остановить. Квантовая теория сознания предлагает более радикальную интерпретацию. Что если потенциал готовности отражает не бессознательное решение, а формирование квантовой суперпозиции возможностей? Мозг не решает двигаться за 350 мс. до движения. Он входит в суперпозицию движения, не движение. Сознательное намерение – это момент, когда суперпозиция коллапсирует в определённое состояние. Свободная воля отказа – это возможность изменить структуру суперпозиции даже после её формирования, влияя на вероятности коллапса. Эта интерпретация согласуется с более поздними экспериментами, которые показывают, что потенциал готовности не является надёжным предиктором движения. Иногда он появляется, но движение не происходит. Как будто мозг готовится к возможному действию, но окончательное решение принимается позже.
Но, возможно, самое интригующее доказательство роли квантовых процессов в принятии решений приходит из исследований свободного выбора в квантовых экспериментах. В тестах неравенств Белла, экспериментах, которые проверяют квантовую запутанность, критически важно, чтобы выбор измерений был действительно свободным. Если выбор предопределён, результаты могут быть объяснены классически. Некоторые физики используют квантовые генераторы случайных чисел для этого выбора, но другие используют человеческих наблюдателей. Интригующе. Эксперименты с человеческим выбором часто дают более сильные нарушения неравенств Белла, чем эксперименты с машинным выбором. Как будто человеческая свобода воли более квантовая, чем машинная случайность. Это может быть совпадением, но это может указывать на глубокую связь между сознанием и квантовой неопределённостью. Возможно, свободная воля и квантовая механика. Два аспекта одного явления. Процесса, через который потенциальности становятся актуальностями. В физике это коллапс волновой функции, в сознании это принятие решения. И, возможно, они не просто аналогичны, возможно, они идентичны. Момент выбора — это момент, когда вы, как сознательное существо, участвуете в фундаментальном процессе, через который квантовая Вселенная создает определенную реальность из бесконечных возможностей. Ваши решения не случайны, потому что они отражают структуру вашего сознания, ваши ценности, опыт, намерения. Но они и не предопределены,
потому что они возникают через подлинно открытый квантовый процесс. Каждый выбор — это акт творения, момент, когда вы помогаете определить, какая из множественных возможных Вселенных становится актуальной. Это головокружительная ответственность и головокружительная свобода. Но пока это остаётся гипотезой, красивой, но недоказанной. Чтобы знать наверняка, нам нужны прямые доказательства квантовых процессов в мозге. И, удивительно, такие доказательства начинают появляться.
Глава десятая. Эксперименты, которые не должны работать — доказательства квантового мозга.
Учёные собираются искать квантовую запутанность в живом мозге, не в изолированных белках, не в замороженных образцах, а в живом, функционирующем мозге при температуре тела. Большинство физиков сказали бы: «Не тратьте время. Квантовая запутанность в теплом, влажном мозге невозможна».
Но команда под руководством Кристиана Кершенштейнера решила попробовать. Их метод был изящным. Они использовали протоны воды в мозге как квантовые зонды. Если нейроны действительно обрабатывают информацию квантово, это должно влиять на ядерные спины этих протонов. Объекты исследования — крошечные червячки Sea Elegance, всего 302 нейрона. Простейшая нервная система в животном мире. Если квантовые эффекты существуют где-то в мозге, их должно быть легче обнаружить в такой простой системе. Результаты потрясли научное сообщество. Протоны показали признаки квантовой запутанности. Спины воды в мозге червячков были коррелированы способами, которые невозможно объяснить классически. Более того, эта корреляция исчезала под анестезией, точно как предсказывает теория Пенроуза Хаммерофа. Когда червячков анестезировали, квантовые сигналы пропадали. Когда анестезия прекращалась, сигналы возвращались. Корреляция между квантовыми эффектами и состоянием сознания была почти идеальной. Это первое прямое доказательство квантовых процессов в живом мозге или экспериментальная ошибка? Научное сообщество разделилось. Критики указали на альтернативные объяснения. Возможно, анестетики влияют на структуру воды другими способами. Возможно, измерения отражают классические корреляции, а не квантовые. Но авторы исключили эти возможности. Они показали, что наблюдаемые корреляции требуют квантовой запутанности. Классические процессы не могут их объяснить.
Эксперимент в Дублине не единственный. По всему миру накапливаются данные, которые не должны существовать. В Калифорнийском университете в Санта-Барбаре Мэтью Фишер изучает, как литий, препарат, используемый для лечения биполярного расстройства, может влиять на квантовые процессы в мозге. Литий замещает магний в определенных ферментах. Это замена. Изменяет ядерные спиновые свойства молекул. Если мозг использует ядерные спины для квантовой обработки информации, литий должен влиять на эти процессы. И действительно, литий оказывает специфическое воздействие на настроение и познание, которое трудно объяснить классическими механизмами. Фишер предполагает, литий работает, изменяя квантовые процессы в нейронах.
В Аризонском университете команда Хаммерофа использует новые технологии для прямого измерения когерентных колебаний в микротрубочках. Они обнаружили резонансные частоты в мегагерцовом диапазоне. Именно те частоты, которые предсказывает теория Орч Оэр. Более того, эти частоты изменяются под влиянием анастетиков. Анастезирующие газы сдвигают резонансы микротрубочек, нарушая их когерентность.
В Токийском университете исследователи изучают квантовые эффекты в нейротрансмиттерных рецепторах. Они показали, что некоторые рецепторы могут находиться в квантовой суперпозиции связанных и несвязанных состояний. Эта суперпозиция влияет на эффективность синаптической передачи, возможно, позволяя нейронам обрабатывать инфор