Елена Подгорная

Гипотеза о том, что наше сознание может рассматриваться как квантовый процесс, возникла в начале 1990-х годов на волне новой научной революции, подталкивающей общество к очередному переосмыслению мира. Гипотезу приняли в штыки, и по сей день она считается маргинальной. Однако с каждым годом находит все больше сторонников.

В 1900 году немецкий физик Макс Планк, занимавшийся вопросами излучения абсолютно черного тела, ввел понятие квантов — неделимых порций энергии, которыми материальные объекты обмениваются друг с другом при нагреве или охлаждении.

Модель Планка противоречила господствовавшими в то время физическими теориями, поэтому он долго не решался представить ее коллегам, а когда представил, то его идеи были восприняты как своего рода «игра ума», помогающая упростить расчеты. Но вскоре практикующие физики обнаружили, что модель Планка не только сводится к изящным вычислениям, но и согласуется с экспериментами.

В 1905 году Альберт Эйнштейн опубликовал три статьи, в одной из которых высказал гипотезу, что свет испускается и поглощается квантами энергии, тем самым поддержав Планка. В последующие два десятилетия квантовая модель набирала все больше сторонников среди передовых ученых, превратившись из маргинальной в одну из основополагающих.

Раскол в научном мире произошел в 1925 году, когда попытки описать квантовые процессы как новую механику привели к «безумному» результату: оказалось, что на квантовом уровне законы классической механики не работают, а наблюдаются эффекты, вступающие в противоречие с материалистическим взглядом на мир.

Еще через десять лет Эрвин Шредингер показал, что любая квантовая система находится в состоянии неопределенности («суперпозиции»), а привести ее к одному из стабильных состояний можно, осуществив прямое наблюдение за системой. Получалось, что объективной картины мира не существует, ведь состояние Вселенной на базовом уровне зависит от субъективности наблюдателя. Далеко не все физики согласились признать верность выводов создателей квантовой механики, ведь в таком случае пришлось бы пожертвовать собственными убеждениями.

Со временем наука примирилась с парадоксальными квантовыми эффектами. И, более того, научилась их использовать на практике, например, в технологиях нового поколения — квантовом компьютере и квантовой связи. Основы квантовых вычислений, оперирующих неопределенностью до получения результата, навели физиков на мысль, что нечто подобное происходит не только на уровне мертвой материи, но и в сложных биологических системах.

В 1989 году вышла книга оксфордского профессора Роджера Пенроуза «Новый ум короля», в которой он представил публике свои соображения о «квантовом сознании». Ученый рассматривал три точки зрения на природу сознания. Первая (материалистическая) — сознание возникло в ходе обычных процессов, подчиняющихся классическим законам физики, и является способом биологической адаптации высокоразвитого мозга и нервной системы.

Вторая (идеалистическая) — сознание представляет собой особую форму существования материи, которая пока находится вне нашего понимания и изучается методами спиритуализма. Третья (квантовая) — сознание возникает как результат ряда физических событий, происходящий с момента возникновения Вселенной, поэтому его можно считать одним из фундаментальных свойств нашего мира.

Пенроуз писал, что мы не можем сказать, в какой момент возникают функции сознания, связанные прежде всего с формой обработки информации (когнитивностью), однако утверждал, что понять природу нашего разума и объяснить существование души возможно только с учетом квантовых эффектов.

Чтобы обосновать свое утверждение, Пенроуз прибег к так называемому «геделевскому аргументу». Тут нужно вспомнить теорему о неполноте, доказанную австрийским математиком Куртом Геделем в 1930 году. Он показал, что если существует некая непротиворечивая формальная система, то в ней обязательно есть невыводимое и неопровержимое утверждение.

Применительно к математике теорему можно переформулировать так: в любой арифметической системе есть невыводимая формула, например, в основе множества доказательств различных теорем лежит формула равенства числа самому себе, оно не выводится откуда-либо и не может быть опровергнуто, всегда оставаясь аксиомой.

Теорему о неполноте в свое время приняли как формальное доказательство ограниченности нашего разума, однако Роджер Пенроуз предложил взглянуть на нее под другим углом. Как мы знаем, компьютеры оперируют вычислениями, построенными на математической логике, поэтому пределы их возможностей ограничены теоремой Геделя.

Но человеческое мышление часто выходит за формальную логику. Более того, мы способны поменять любую логическую систему так, чтобы поменялся весь аксиоматический аппарат. Следовательно, наш мозг построен на принципах, которые далеки от используемых в компьютерах и которые, вероятно, связаны с квантовыми эффектами. Пенроуз — авторитетный физик, но, увы, слабо разбирается в биологии. Поэтому он не смог определенно сказать, какие именно механизмы в человеческом мозгу отвечают за «квантовое» мышление.

Ему на помощь пришел американский нейробиолог Стюарт Хамерофф, который с 1975 года занимается изучением природы сознания. В 1987 году он опубликовал книгу «Абсолютный компьютер», в которой указал на загадочные волокнистые структуры — микротрубочки цитоскелета нейронов головного мозга. Они состоят из белка тубулина.

При определенных условиях электроны, находящиеся в пределах микротрубочек, вступают в «запутанное» состояние, образуя квантовые кубиты (квантовые биты информации), которые и являются физической основой нашего разума, способного выходить за пределы формальной логики.

В 1994 году Хамерофф и Пенроуз, объединив усилия, создали «нейрокомпьютерную модель сознания», которая позднее превратилась в теорию квантового нейрокомпьютинга (теорию Хамероффа-Пенроуза), развивающуюся по сей день. Разумеется, она встретила резкую критику. Прежде всего оппоненты указывали на «хрупкость» кубита. Достаточно столкновения с одним лишь фотоном, чтобы разрушить квантовые свойства системы.

Кроме того, современные квантовые компьютеры очень чувствительны к шуму и способны работать при температурах, ненамного превышающих абсолютный нуль. Поэтому предложенная модель выглядит нереалистичной с учетом того, что речь идет о теплом и влажном мозге. Нейробиолог Патрисия Черчленд из Калифорнийского университета язвительно заявила, что с тем же успехом для объяснения природы сознания можно рассуждать о «пыльце фей в синапсах».

Тем не менее некоторые явления, наблюдаемые биологами, находят объяснения только с позиций квантовой механики. Например, еще в 1986 году физик Мэтью Фишер провел серию нашумевших экспериментов о влиянии изотопов лития на поведение крыс, в ходе которых доказал, что квантовая «запутанность» действительно влияет на когнитивные способности. Через много лет, в 2015 году, он озвучил гипотезу, что молекулы фосфатов в головном мозге могут служить чем-то вроде «хранилища» стабильных кубитов.

Несмотря на критику, сторонники теории квантового сознания пошли еще дальше в рассуждениях. Во время одной из своих лекций Стюарт Хамерофф заявил, что его модель позволяет ответить на тревожащий всех вопрос о том, что происходит с душой после смерти.

По его словам, наше сознание — это самообучающаяся программа, которая развивается за счет перерабатываемой информации, а весь массив этой информации является душой. Главное, что эта информация не исчезает, оставаясь частью глобального вычислительного процесса, происходящего на квантовом уровне. Вероятно, после смерти мы утратим индивидуальность, но зато станем чем-то большим.

Конечно же, в адрес Хамероффа немедленно посыпались обвинения в идеализме, антинаучности и создании квазирелигии. Однако можно вспомнить, что в прошлом веке идеалистическими называли и теорию относительности, и теорию Большого взрыва, и саму квантовую механику. Может быть, стоит подождать?