Действуй, мозг! Квантовая модель разума - Роман Бабкин

Когда физики говорят, что фотон – это квант электромагнитного взаимодействия, то имеют в виду вот что.

На более высоком уровне обобщения (в теории электрослабого взаимодействия, где электромагнетизм, радиоактивность, оптические явления – разные стороны одного и того же) квантовая суперпозиция бозонов – не частица и не волна, не «событие» и не «процесс». Но нечто такое, что при определённых обстоятельствах проявляет свойства того и другого.

Следовательно, при падении света на сетчатку мы имеем дело не с потоком фотонов и не со световой волной, а с суперпозицией бозонов – внешних и внутренних, составляющих связи между фермионами атомов и молекул светочувствительных клеток глаза.

Значит, в момент поляризации мембраны нейрона мы наблюдаем не движение электронов и не электромагнитную индукцию, а суперпозицию бозонов – внешних и внутренних – ответственных за перенос энергии между фермионами перемещающихся ионов.

Итак, ответ найден.

Структурными элементами мозга являются субатомные частицы, бозоны. Способы взаимодействия этих элементов следует понимать как квантовые суперпозиции и их результаты. Отсюда – центральный тезис книги: мозг есть квантовая система.

Ортодоксально настроенные учёные, составляющие мейнстрим нынешней нейронауки, отвергают попытки описать мозг на микро-уровне с привлечением квантовой парадигмы. Они предпочитают оставаться на уровне классической электродинамики и не заглядывать в тёмный подвал, куда строители забыли провести электричество.

Их поддерживают «говорящие головы» и те, кто хотел бы до скончания времён обсуждать мозг исключительно в философских и/или психологических терминах. Они летают в облаках: у них – искания и порывы в виде благородной миссии по воспитанию человечества.

Всё это очень мило. Но если мы всерьёз взялись за самопознание, то не худо бы исходить из актуального знания, а не пересказывать друг другу сказки вековой давности. Тем более, что квантовая теория является общепризнанной научной концепцией уже добрую сотню лет.

Нам остаётся пояснить, причём тут «бесконечность», соседствующая в названии этой подглавы с термином «квант».

Это очень просто. Особенность квантовой суперпозиции в том, что количество состояний (местоположений, значений импульса и пр. ) участвующих в ней бозонов бесконечно. В науке бесконечностью ведает математика и, в частности, теория множеств.

Таким образом, суперпозицию структурных элементов мозга можно представить ещё и как математический объект – бесконечное множество (подробнее – см. главу 6).

Хаос и становление

Даже неспециалисту очевидно, что в нашем мозге постоянно происходит какая-то движуха.

Человек не может перестать думать или чувствовать. Воспоминания то всплывают, то исчезают; переплетаются в причудливые конструкции, состоящие из реальности и фантазии. От рождения и до смерти – всегда, не исключая состояние сна – в нормальном мозге бродят какие-то образы.

Если вы более-менее следите за новостями науки, то к самонаблюдению можете добавить факты. Например, явление т. н. «нейрогенеза» – клетки мозга постоянно обновляются.

Что это за динамика, и откуда она берётся?

Нейроучёные пытаются определить это при помощи функциональных и визуальных методов: прежде всего, электроэнцефалографии и томографии.

В народе электроэнцефалографию (ЭЭГ) называет «шапочкой» из-за особенностей методики. К голове подводятся электроды, закрепленные на своеобразном шлеме из ткани или силикона.

«Шапочка» применяется для распознавания аномальных очагов биоэлектрической активности мозга. Например, при эпилепсии. У нормального мозга – своя картина биопотенциалов, благодаря чему мы можем четко различить, скажем, бодрствование и сон.

Ядерная магнитно-резонансная томография (или просто «томография», ТГ) также уже знакома многим. Очень популярный метод в современной медицине.

На практике особенно важным является то, что ТГ позволяет увидеть состояние мозговых сосудов (проницаемость, степень расширения/сужения и пр. ), а также – общую гемодинамическую активность его отделов.

Некоторые полагают, что перманентный мониторинг мозга при помощи «шапочки» и томографии – наше неизбежное будущее.

Дескать, со временем устройства уменьшатся до компактных размеров. Их станут носить на руках (? ), как модные сегодня фитнес-браслеты, шагомеры и прочие «умные часы». Человек сможет следить за динамикой собственного мозга онлайн.

Возможно, так и произойдёт.

Вот, только извлекаемая посредством этих методов информация имеет примерно такую же диагностическую ценность, как частота пульса или температура. Это важные, но сильно обобщённые и усредненные, параметры.

ЭЭГ и ТГ – нейробиологические градусники. Они демонстрируют общие симптомы процесса. Но ничего не говорят о его причинах.

Биопотенциалы, отраженные в электроэнцефалограмме, не что иное, как суммарные электромагнитные колебания клеток мозга. Ключевой характеристикой считается частота/длина волны. Различают диапазоны волн для физиологических состояний: скажем, для бодрствования и нескольких фаз сна.

Но откуда берутся и как именно формируются диапазоны, «шапочка» не расскажет. Думаю, чтобы понять, спит человек или бодрствует, ЭЭГ не требуется.

Нейровизуализацию особенно хвалят за наглядность. Нечего сказать, картинка красивая: вы наблюдаете подкрашенные на мониторе зоны мозга, графическое отражение его гемодинамики. Можно, например, узнать, что арифметическая операция, сложение двузначных чисел, в вашем мозге «активизирует большую оксигенацию в теменной доле и задней части лобной доли».

Однако, как и почему миллионы/десятки миллионов клеток мозга проявляют активность, ТГ не ответит. Знание о том, что вы решаете арифметические задачки теменной и лобной долей мозга, никак не повлияет ни на скорость, ни на результат вычислений.

Поясним: нет никаких сомнений в пользе ЭЭГ и ТГ для диагностики грубых мозговых нарушений. Важно узнать, что формируется эпилептический очаг или участок с дефицитом кровоснабжения. В связи с этим можно провести профилактические мероприятия – назначить соответствующие лекарства и предотвратить мозговую катастрофу или хотя бы уменьшить её масштаб.

Но оба метода имеют своим предметом феномены макро-уровня. И не фиксируют ни тонкие нарушения, ни нюансы нормальной мозговой динамики.

Между тем, попытка описать микродинамику мозга – далеко не узко-теоретическая научная задача.

Во-первых, поскольку мы до сих пор не понимаем, что такое «мысль», «идея», «образ», «сложное чувство» и пр. ; как именно всё это информационное многообразие рождается и трансформируется в разуме – нельзя этим управлять. Не в смысле пресловутого «контроля сознания» для каких-нибудь зловещих целей, а в простом, житейском, значении: для прояснения, в какой форме и сколько информации в данных условиях мы можем усвоить с максимальной эффективностью.

Заметим: все существующие сегодня рекомендации по психогигиене, психофизиологии труда и отдыха, психопрофилактике и пр. опираются на данные, полученные при изучении мозговых макро-феноменов.

Во-вторых, существует огромный пласт психических расстройств, у которых просто-напросто отсутствует указание на их непосредственную причину (например, шизофрения и аутизм); также есть немалая категория неврологических заболеваний, где причина, по всей видимости, заключается в нарушении механизмов мозговой микродинамики (например, болезнь Альцгеймера).

Но и психиатрия, и неврология в объяснении предполагаемой этиологии тяготеют к рассмотрению макро-феноменов: исследуются отдельные молекулы и молекулярные комплексы, нейромедиаторы, гены и пр.

Если мы хотим создать как можно более полную модель мозга, если мы заинтересованы в исследовании мозговых микро-феноменов (их трансформаций, взаимопревращений и т. д. ) и установлении связей с макро-феноменами, нам нужен подходящий для этого инструмент.

Более того: выбранный способ описания должен быть адекватен языку, на котором мы высказались о структуре мозга. Иначе говоря, он должен быть совместим с представлениями о фермионно-бозонных взаимодействиях в рамках квантовой теории.

Существует ли такой инструмент?

Полагаю, что существует. Это математическая теория динамического (детерминистического) хаоса.

И, в таком случае, следует говорить о динамической системе «мозг-среда».

В соответствие с математической теорией хаоса, мы постулируем, что взаимодействующие элементы системы «мозг-среда» непрерывно совершают колебательные движения, формируя динамические конфигурации (физическое представление: суперпозиции бозонов).

Устойчивость режима колебаний – т. е. собственно микродинамика мозга – зависит от значения внешнего и внутреннего возмущающего фактора. В обеих формах этот фактор может быть описан и как биологический, и как информационный. Однако на уровне фундаментальной физической реальности он суть энергия бозонных взаимодействий.