|
Теория квантового происхождения сознания неверна
|
|
|
|
Происхождение сознания — одна из величайших загадок науки. Одно из предложенных решений, впервые предложенное нобелевским лауреатом и математиком из Оксфорда Роджером Пенроузом и анестезиологом Стюартом Хаммероффом из Университета штата Аризона в Тусоне, приписывает сознание квантовым вычислениям в мозгу. Это, в свою очередь, зависит от представления о том, что гравитация может играть роль в исчезновении или «коллапсе» квантовых эффектов. Но серия экспериментов в лаборатории глубоко под горами Гран-Сассо в Италии не смогла найти доказательств в поддержку модели квантового коллапса, связанной с гравитацией, что подрывает осуществимость этого объяснения сознания. Результат сообщается в журнале Physics of Life Reviews. «Как сознание возникает в мозгу — огромная загадка», — говорит Каталина Курчану, член аналитического центра по физике Института фундаментальных вопросов, FQXi, и ведущий физик экспериментов в INFN во Фраскати, Италия. «Существует много конкурирующих идей, но лишь немногие из них можно проверить экспериментально».
|
|
|
|
Квантовая физика классно говорит нам, что кошки могут быть живыми и мертвыми одновременно, по крайней мере, в теории. Тем не менее, на практике мы никогда не видим кошек, запертых в таком прискорбном состоянии неопределенности. Одно популярное объяснение, почему нет, заключается в том, что «волновая функция» системы — ее квантовый характер позволяет ей находиться в двух противоречивых состояниях одновременно — с большей вероятностью «коллапсирует» или разрушается, если она более массивна, оставляя ее в одном определенном состоянии. состояние, скажем, либо мертвое, либо живое, но не то и другое одновременно. Эта модель коллапса, связанная с гравитацией, действующей на тяжелые объекты, такие как кошки, была использована Пенроузом и Хаммероффом при разработке своей модели сознания, «теории Orch OR» (теория организованной объективной редукции) в 1990-х годах.
|
|
|
Курчану впервые заинтересовалась теорией Orch OR, когда она встретила Пенроуза, также члена FQXi, на конференции несколько лет назад. Сознание обычно не связывают с квантовыми свойствами, потому что квантовые эффекты хрупки и их трудно поддерживать даже в строго контролируемых условиях и при низких температурах в лаборатории. Так что долгое время предполагалось, что теплая и влажная среда мозга будет слишком разрушительной, чтобы позволить выжить квантовым эффектам. Но Пенроуз объяснил, что он и Хаммерофф определили крошечные структуры, называемые микротрубочками, внутри нейронов мозга, которые потенциально могут поддерживать квантовые эффекты в течение коротких периодов времени — достаточно долго для выполнения квантовых вычислений. Теория Orch OR приписывает сознание квантовым вычислениям, управляемым («Orch») электрическими колебаниями в этих микротрубочках. «Что мне понравилось в этой теории, так это то, что ее в принципе можно проверить, и я решил поискать доказательства, которые могли бы помочь подтвердить или опровергнуть ее», — говорит Курчану.
|
|
|
|
«Что мне понравилось в этой теории, так это то, что ее в принципе можно проверить, и я решил поискать доказательства, которые могли бы помочь подтвердить или опровергнуть ее». В основе теории лежит идея о том, что гравитация связана с квантовым коллапсом волновой функции и что этот коллапс происходит быстрее в системах с большей массой. Эта концепция была развита в ряде моделей различными физиками в 1980-х годах. Одним из них был Лайош Диоши из Научно-исследовательского центра физики им. Вигнера и из Университета Этвеша Лоранда в Будапеште, Венгрия, который стал соавтором новой статьи вместе с Курчану, Маанели Дерахшани из Университета Рутгерса в Нью-Брансуике, штат Нью-Джерси, и Маттиасом Лаубенштейном. также в INFN, и Кристиан Пискиччиа из CREF и INFN. Несколько лет спустя Пенроуз самостоятельно подошел к этой идее, и она стала ядром его теории сознания вместе с Хаммероффом. Эти две теории часто называют общим термином «теория Диоси-Пенроуза». Но за общим названием скрывается важное отличие, отмечает Курчану. Подход Диоси предсказывает, что коллапс будет сопровождаться спонтанным испусканием небольшого количества излучения, достаточно большого, чтобы его можно было обнаружить с помощью передовых экспериментов.
|
|
|
|
Подземная лаборатория Курчану находится в Национальной лаборатории Гран-Сассо, в 1,4 км под итальянскими горами Гран-Сассо. Лаборатория стоит на одной стороне 10-километрового автомобильного туннеля, пересекающего массив Гран-Сассо и соединяющего Л'Акуилу и Терамо. «Место было выбрано потому, что оно в основном свободно от источников космического излучения над землей, которые могли бы помешать эксперименту», — говорит Курчану. В эксперименте используется чрезвычайно чувствительный цилиндрический детектор размером не больше кружки, изготовленный из высокочистого германия. Он окружен защитой, состоящей из слоев сверхчистого свинца и меди, чтобы защитить его от любого фонового излучения, исходящего от скал. После проведения эксперимента в течение двух месяцев команда не измеряла сигналы спонтанного излучения, ограничивая возможность коллапса, связанного с гравитацией. В 2020 году команда сообщила в Nature Physics, что их отрицательный результат помог им исключить простейшую версию модели Диоси-Пенроуза.
|
|
|
|
В своей новой статье они подробно изучили последствия своего открытия для теории Пенроуза и Хаммероффа Orch OR сознания. После повторного анализа наиболее правдоподобных сценариев, изложенных Хаммероффом и Пенроузом, в свете их недавних экспериментальных ограничений квантового коллапса, они пришли к выводу, что почти ни один из сценариев не правдоподобен. «Это первое экспериментальное исследование связанного с гравитацией столба квантового коллапса модели сознания Orch OR, за которым, мы надеемся, последуют многие другие», — говорит Курчану. «Я очень горжусь нашим достижением». Эксперименты и анализ частично финансируются за счет гранта Института фундаментальных вопросов FQXi. «Без этого было бы невозможно добиться такого результата», — говорит Курчану. «В противном случае трудно получить финансирование для таких проектов, исходя из его междисциплинарных характеристик». «Очень интересно связать то, что вы можете сделать в лаборатории, с, возможно, самой большой загадкой во вселенной — сознанием».
|
|
|
|
Но для Orch Or еще не все потеряно, добавляет Курчану. «На самом деле настоящая работа только начинается». она сказала. Фактически, первоначальная модель коллапса Пенроуза, в отличие от модели Диоси, не предсказывала спонтанное излучение, поэтому ее нельзя исключать. В новой статье также кратко обсуждается, как модель коллапса, связанная с гравитацией, может быть реально изменена. «Такая пересмотренная модель, над которой мы работаем в рамках проекта, финансируемого FQXi, может оставить дверь открытой для теории Orch OR», — говорит Курчану. Тем временем команда готовится протестировать эти усовершенствованные новые модели коллапса, чтобы дополнительно изучить их значение для модели Orch OR. «Очень интересно связать то, что вы можете сделать в лаборатории, с, возможно, самой большой загадкой во вселенной — сознанием», — говорит Курчану.
|
|
|
|
Источник
|
