През 20-ти век изследователите изтласкаха границите на науката по-далеч от

През 20-ти век откривателите изтласкаха границите на науката по-далеч от всеки път с огромни крачки в две доста разнообразни области. Докато физиците откриха странните контраинтуитивни правила, които ръководят субатомния свят, нашето схващане за това по какъв начин работи мозъкът се разрасна.

И въпреки всичко, в новосъздадените области на квантовата физика и когнитивната просвета, сложни и тревожни мистерии към момента витаят и от време на време се преплитат. Защо квантовите положения ненадейно се вземат решение, когато бъдат измерени, правейки най-малко незадълбочено да наподобява, че наблюдението от умишлен разум има способността да промени физическия свят? Какво ни споделя това за съзнанието?

Popular Mechanics беседва с трима откриватели от разнообразни области за техните възгледи по отношение на евентуалната връзка на квантовото схващане.

Ранните квантови физици видяха посредством опита с двоен разрез, че актът на опит за премерване на фотони, до момента в който минават през прорези с размер на дължината на вълната до екран за разкриване от другата страна, трансформира държанието им.

Този опит за премерване докара до заличаване на сходно на вълна държание, принуждавайки светлината да се държи по-скоро като парченце. Въпреки че този опит отговори на въпроса „ светлината вълна ли е или парченце? “ — не е нито едно от двете, със свойства и на двете, според от събитията — остави след себе си по-притеснителен въпрос. Ами в случай че актът на наблюдаване с човешкия разум в действителност кара света да демонстрира промени, въпреки и в неясно дребен мащаб?

Известни и уважавани учени като Юджийн Уигнър, Джон Бел и по-късно Роджър Пенроуз стартират да обмислят концепцията, че съзнанието може да бъде квантов феномен. В последна сметка същото направиха и откривателите в когнитивната просвета (научното проучване на мозъка и неговите процеси), само че по разнообразни аргументи.

Улф Даниелсон, създател и професор по теоретична физика в университета в Упсала в Швеция, има вяра, че една от аргументите за връзката сред квантовата физика и съзнанието – най-малко от позиция на когнитивната просвета – е фактът, че процесите на квантово равнище са изцяло инцидентни. Това е друго от детерминистичния метод, по който протича класическата физика, и значи, че даже най-хубавите калкулации, които физиците могат да измислят във връзка с квантовите опити, са просто вероятности.

Съществуването на свободна воля като детайл на съзнанието също наподобява надълбоко недетерминистично разбиране. Спомнете си, че в математиката, компютърните науки и физиката детерминистичните функционалности или системи не включват произволност в бъдещото положение на системата; с други думи, детерминирана функционалност постоянно ще дава едни и същи резултати, в случай че й дадете едни и същи входове. Междувременно недетерминирана функционалност или система ще ви даде разнообразни резултати всякога, даже в случай че предоставите едни и същи входни стойности.

„ Мисля, че това е повода когнитивните науки да гледат към квантовата механика. В квантовата механика има място за късмет “, споделя Даниелсон пред Popular Mechanics. „ Съзнанието е феномен, обвързван със свободната воля, а свободната воля се възползва от свободата, която сякаш дава квантовата механика. “

Въпреки това, Джефри Барет, професор по логичност и философия в Калифорнийския университет, Ървайн, счита, че връзката е ненапълно случайна от страна на когнитивната просвета.

„ Наистина е мъчно да се изясни съзнанието, това е бездънен и непрекъснат метафизичен проблем. Така че квантовите физици са обезверени и тези момчета [когнитивните учени] също са обезверени “, споделя Барет пред Popular Mechanics. „ И те считат, че квантовата механика е странна. Съзнанието е необичайно. Може да има някаква връзка сред двете.
Рационализацията обаче не е безапелационна за него. „ Не мисля, че има някаква причина да се допуска от посоката на когнитивната просвета, че квантовата механика има нещо общо с обяснението на съзнанието “, продължава Барет.

От квантова позиция обаче Барет вижда ясна причина за какво физиците първи са предложили връзката със съзнанието.

„ Ако не беше казусът с квантовото премерване, никой, в това число физиците, участващи в тази ранна полемика, нямаше да си намерения, че съзнанието и квантовата механика имат нещо общо между тях “, споделя той.
Тъй като вероятните положения на една квантова система са разказани благодарение на вълнова математика – или по-точно, вълнови функционалности – една квантова система може да съществува в доста припокриващи се положения или суперпозиция. Странното е, че тези положения могат да бъдат спорни.

За да забележим какъв брой контраинтуитивно може да бъде това, можем да се позовем на един от най-известните мисловни опити в историята, парадокса на котката на Шрьодингер.

Създаден от Ервин Шрьодингер, опитът демонстрира нещастна котка, сложена в кутия с това, което физикът разказва като „ дяволско устройство “ за един час. Устройството освобождава смъртоносна отрова, в случай че атом в кутията се разпадне през този интервал. Тъй като разпадането на атомите е изцяло случайно, няма метод експериментаторът да планува дали котката е мъртва или жива, до момента в който не изтече часът и кутията не бъде отворена.

Третирането на котката, кутията и устройството като квантова система с две вероятни положения – „ мъртва “ или „ жива “ – преди кутията да бъде отворена, значи, че тя е в суперпозиция на тези положения. Котката е по едно и също време мъртва и жива, преди да отворите контейнера.

Проблемът с измерването пита какво значи „ отварянето на кутията “ – аналогично на осъществяването на премерване – което кара вълновата функционалност да се срине и тази суперпозиция да бъде унищожена, разрешавайки едно положение? Дължи ли се на въвеждането на съзнателния разум на експериментатора?
През 1961 година Един от ранните квантови физици, Уигнър, излага доктрина, съгласно която мозъкът е от решаващо значение за колапса на вълнова функционалност и унищожаването на суперпозицията, която продължава да съществува под една или друга форма и до през днешния ден.

Уигнър и други физици, които се придържаха към теорията за съзнателните колапси – като Джон декор Нойман, Джон Уилър и Джон Бел – имаха вяра, че един неодушевен обект без схващане няма да колапсира вълновата функционалност на квантовата система и по този метод ще я остави в положения на суперпозиция.

Това значи, че слагането на брояч на Гайгер в кутията с котката на Шрьодингер не е задоволително, с цел да срине системата до „ мъртво “ или „ живо “ положение, макар че е в положение да разбере дали атомът, освобождаващ отровата, се е разпаднал.

Суперпозицията остава, сподели Уингър, до момента в който умишлен наблюдаващ отвори кутията или може би чуе тиктакането на брояча на Гайгер.

Това води до заключението, че има два разнообразни типа „ вещества “ във Вселената: физическите и нефизическите, като човешкият разум се вписва във втората категория. Това обаче допуска, че мозъкът е физически и биологичен обект, до момента в който мозъкът е нещо друго, което води до по този начин наречения „ дуализъм ум-тяло “.

За материалисти като него Даниелсон споделя, че колапсът на вълнова функционалност в квантовата механика е резултат от взаимоотношение с друга физическа система. Това значи, че е изцяло допустимо „ наблюдаващият “ да бъде изцяло несъзнателен обект. За тях броячът на Гайгер в кутията с котката на Шрьодингер е кадърен да срине суперпозицията на положенията.

Това се вписва във обстоятелството, че квантовите системи са необикновено тънко уравновесени системи, които елементарно се срутват от разсеяно електромагнитно поле или даже смяна в температурата. Ако желаете да знаете за какво нямаме надеждни квантови компютри, това е част от повода – квантовите положения, от които те зависят, се нарушават прекомерно елементарно.
Освен това, както показва Барет, има редица способи да се мисли за квантовата механика, които не включват колапса на квантовата суперпозиция.

Най-известната, многосветова интерпретация на квантовата механика на Хю Евърет III допуска, че когато експериментаторът направи премерване, вълновата функционалност въобще не се срутва. Вместо това, той нараства, с цел да включва експериментатора и цялата галактика, с един „ свят “ за всяко допустимо положение. По този метод експериментаторът отваря кутията не с цел да разбере дали котката е мъртва или жива, а по-скоро дали са в свят, в който котката е оживяла или не.

Ако няма стесняване на суперпозиции, няма проблем с измерването.

Ясно е, че с носители на Нобелова премия като Уигнър и Роджър Пенроуз, уверени, че може да има нещо във допустима връзка сред квантово схващане, обаче, концепцията не може да бъде изцяло отхвърлена.

Кристиан Пискичия, откривател в Центъра на Енрико Ферми в Рим, Италия, несъмнено е склонен. Той е част от екип, който търси по-задълбочено схващане на мозъка и връзката сред съзнанието и законите на природата.

Този екип неотдавна се зае с тестването на една съответна доктрина, която свързва съзнанието с колапса на квантовата суперпозиция – теорията за оркестрираната справедлива редукция (теория на Orch OR) – показана от нобеловия лауреат и математика от Оксфорд Пенроуз и анестезиолога от държавния университет в Аризона Стюарт Хамероф през 90-те години.

Теорията на Orch OR смята, че квантовият колапс е обвързван с гравитацията и твърди, че този колапс в действителност поражда схващане. Според някои подходи към теорията на Orch OR, механизмът на колапс на суперпозицията, който е в основата му, би трябвало да аргументи непринудено лъчение на малко количество радиация. Това я отличава от другите теории за квантово схващане, защото я прави пробно тествана.

„ Когато една система е в квантова суперпозиция, се генерира нестабилна суперпозиция на две пространствено-времеви геометрии, която дефинира колапса на вълновата функционалност в особено време “, споделя Пискичия пред Popular Mechanics. „ Механизмът се реализира на равнище микротубули в мозъка. “

Микротубулите са основен детайл на еукариотните кафези, които са сериозни за митозата, клетъчната пъргавина, превоза в клетките и поддържането на клетъчната форма. Теорията на Хамероф преглежда микротубулите в мозъчните неврони като седалище на квантовото схващане, поддържайки квантовите резултати задоволително дълго, с цел да извършат калкулации, пораждащи схващане, преди да рухнат.

„ Достатъчно количество микротубулен материал ще бъде в кохерентна квантова суперпозиция за интервал от време сред половин секунда и 10 милисекунди, до момента в който събитието на колапс докара до появяването на умишлено прекарване “, споделя Пискичия. „ Ние проектирахме опит, който е задоволително сензитивен, с цел да разкрие възможни сигнали за непринудено лъчение, обвързвано с гравитацията, във времевите мащаби на колапс, нужни за успеваемостта на механизма Orch OR. “

Той прибавя, че резултатите, получени от екипа, слагат ограничаване върху минималното количество микротубулини, нужни за тази форма на Orch OR доктрина. Установено е, че това ограничаване е прекомерно огромно, което значи, че резултатите демонстрират, че доста от сюжетите, изложени от теорията за квантовото схващане на Хамероф и Пенроуз, са неправдоподобни.

Пискичия показва, че работата на екипа обаче не може да изключи всички благоприятни условия и са нужни спомагателни проби.

И въпреки всичко съществуването на самата идея за квантово схващане – и методът, по който тя е показана в известната просвета – може да съставлява опасност за по-нататъшното научно проучване.

Опасностите от „ квантовия мистицизъм “

Дуализмът ум-тяло, препоръчан от квантовото схващане, може да бъде евентуално хлъзгав надолнище, който е отвел някои поддръжници надалеч от науката и към свръхестественото.

Концепцията също е употребена, с цел да изясни съществуването на душата, живота след гибелта и даже съществуването на призраци, което поражда домашна промишленост на „ квантовия мистицизъм “.

„ Има доста литература, която употребява престижа на физиката и по-специално на квантовата физика, с цел да прави всевъзможни изказвания “, изяснява Даниелсон. „ Можете да спечелите доста пари, като заблуждавате хората по разнообразни способи да купуват освен книги, само че и разнообразни артикули. Това дава неверна визия за това какво е просвета.

Физикът също по този начин има вяра, че несъмнено е по този начин, че възходът на квантовия мистицизъм вреди на законните проучвания. „ Квантовият мистицизъм затруднява сериозните учени да мислят за проблеми като квантовата механика и съзнанието “, прибавя той. „ Това е по този начин, тъй като има риск да се асоциирате с неща, които не са толкоз съществени. “

Даниелсон не изключва, че даже в случай че мозъкът е чисто зараждащо свойство на мозъка и затова изцяло физически по природа, феноменът на съзнанието може да изисква нова физика, с цел да го изясни. Той обаче не счита безусловно, че това би трябвало да е квантова механика.

„ Това не значи, че може да има доста забавни феномени, нови за квантовата механика, които могат да се появят в живия свят, в това число в нашите мозъци “, заключава той. „ Не бива да се споделя, че квантовата механика е тривиална и че в нея няма тайнственост. „ Това е просто още едно фантастично свойство на света, в който живеем “.