Квантовая биология

Недавно предложенные физические теории сознания полагают, что за наиболее загадочные аспекты сознания, включая ощущение себя и свободной воли, а также неалгоритмическое «интуитивное» понимание могут быть ответственны квантовые процессы в головном мозге. Предложенные, такими выдающимися учеными, как физик Давид Бом, физиолог Карл Прибрам, Нобелевский лауреат из Кембриджского университета Брайен Джозефсон, математик, сэр Роджер Пенроуз из Оксфордского университета и нейролог Бенджамин Либет, теории предсказывают, что квантовые свойства в биологических системах могут вызывать нелокальные, полевые процессы, ассоциирующиеся с сознанием [446-447, 410, 448-453].

Например, Брайен Джозефсон и физик Фотини Палликари-Вирас из Афинского университета говорили, что биологические системы могут воспользоваться преимуществом квантовых эффектов неожиданными способами [447]. Это следует из того, что живая материя отличется от мертвой. Я думаю, что способность организмов адаптироваться к окружающей среде и влиять на случайные процессы возникает благодаря тому, что организм использует нелокальность. До недавнего времени, исследователи сознания вообще отклоняли модели Джозефсона и ранние модели физика Эвана Харриса Валкера [454], потому что представлялось, что ничто в горячем, липком мире нейронов не может обеспечить квантовую стабильность («когерентность»), необходимую для проявления эффектов нелокальности. Квантовые эффекты обычно наблюдаются только в искусственно созданном чрезвычайно маленьком и холодном мире, поэтому все думали, что нелокальные взаимодействия не могли существовать в относительно большом, горячем мозгу.

Но в 1970-ых годах были неожиданно обнаружены цилиндрические структуры («cytoskeletal microtubules») в мозговых нейронах. В течение десятилетий никто не имел никакого понятия, для чего нужны эти крошечные структуры. Но в 1994 г. анестизиолог Стюарт Хамерофф из университета Аризоны предложил, что эти микротубулы могут быть местом, где происходят квантовые эффекты [455]. Они были подходящего размера для квантовой когерентности и Хамерофф был заинтригован возможными отношениями между сознанием и этими, ранее никем не замечаемыми, микротубулами.

Как анестезиолог, Хамерофф интересовался вопросами загадочного перехода людей от сознательного самосознания в бессознательное состояние. Хамерофф был поражен также тем, что некоторые наиболее озадачивающие проблемы сознания напоминали загадочные аспекты квантовых свойств. Например, «ощущение себя походит на свойства квантовой когерентности и нелокальности; недетерминированная свободная воля напоминает квантовую неопределенность; интуитивное рассуждение похоже на квантовое вычисление; различия и переходы между пред-, суб-, и бессознательными процессами напоминает то, как квантовые возможности становятся жесткими фактами» [455].

Предложение Хамероффа привлекло большой интерес и обсуждалось во многих дискуссиях. Если даже его предложение лишь частично правильно или даже если оно просто помогает другим рассуждать о том, как квантовые процессы могут быть связаны с сознанием, то это открывает теоретическую дверь для объяснения проявления нелокальных эффектов в сознании. И если окажется, что нелокальность действительно играет существенную роль в работе мозга, то, может быть, появится наука под названием что-то вроде «квантовой телепатии».

передача информации без затраты энергии

Ученые и инженеры долго думали, что передать информацию от одного места до другого можно только затратив то или другое количество энергии. Рассмотрим, например, информацию, представленную словами на листке бумаги. Чтобы передать информацию от одного места до другого, вначале надо поместить этот листок в факсимильную машину. Символы слов будут преобразованы в электрические сигналы, которые будут переданы на другую факсимильную машину, где информация будет восстановлена. Требуется затратить определенное количество энергии, чтобы просканировать, преобразовать, послать, и, наконец, восстановить эту информацию.

Но физик IBM, Рольф Ландауер, показал в недавней статье, опубликованной в журнале Science, что фактически не требуется никаких энергетических затрат для передачи бита информации [456]. Это - важное заключение. Надо учитывать, что небольшое количество информации может чрезвычайно ускорить реакции в биологических системах, а нелокальные биологические эффекты, будучи даже бесконечно малыми, могут повлиять на расстоянии на другие биологические системы. Например, для передачи слов: «Вы выиграли миллион долларов» требуется очень немного энергии, но значение этих слов может привести к огромной эмоциональной реакции. Таким образом, не существует физического барьера, связанного с затратой определенного количества энергии для передачи «значащего» сигнала на громадные расстояния.