После изнурительных вычислений времени когерентности различных молекул с фосфором в биологических средах Фишер публично заявил, что нашел кандидата в кубиты – это структура с фосфатом кальция, известная как молекула Познера, или кластер Познера. В 1975 году она была обнаружена в костной ткани, а также плавала около нее, когда искусственно созданную биологическую жидкость – то есть воду с добавлением биологических молекул и минеральных солей – подготавливали в лаборатории.
Измерив время когерентности для этих молекул, Фишер получил результат в колоссальные 105 секунд – целые сутки. Он также определил по крайней мере одну химическую реакцию в мозге, которая, по его мнению, будет производить запутанные, когерентные состояния ядерных спинов внутри молекулы Познера. Этот процесс также участвует в поглощении кальция и метаболизме жиров, который использует энзим под называнием «пирофосфатаза». Данный энзим разрушает структуру, состоящую из двух ионов фосфата, производя два отдельных иона. Теоретически ядерные спины по крайней мере в этих двух ионах должны быть квантово запутанными. Выпустите их в жидкость, окружающую клетки, и они смогут соединяться с ионами кальция, образуя молекулы Познера.
Если все выполнено верно, внеклеточная жидкость мозга может быть заполнена сложными кластерами высокозапутанных молекул Познера. Как только они попадают внутрь нейронов, эти молекулы могут начать менять характер сигнала и ответа клеток, начиная формировать мысли и воспоминания (см. рис. 6.3).
Рис. 6.3. Кластеры Познера, которые, как считается, имеются в мозге и содержат шесть атомов фосфора, спиновые состояния которых могут быть квантово-запутанными – возможно, именно они влияют на наше мышление и запоминание.
Фишер опубликовал подробности своего исследования в журнале «Анналы физики» в 2015 году. Существенная часть данных, признает он, еще не проходила должную проверку. Целью первого испытания будет выяснить, существуют ли молекулы в реальных внеклеточных жидкостях. Если да, то могут ли они быть запутанными? И это всего лишь один из множества спорных вопросов в этой области.
Сознание
Пенроуз – что вполне предсказуемо – по-прежнему увлечен этой идеей. Однако ему все еще импонирует его гипотеза микротрубочек, а новое предположение кажется всего-навсего дополнением, допускающим долговременную память. С точки зрения Пенроуза, сознание связано с гравитацией, действующей на квантовые состояния и тем самым вызывающей их декогеренцию; микротрубочки гораздо тяжелее ядер, а значит, являются более вероятной причиной этого взаимодействия, говорит он.
Вопросы продолжают поступать. Может ли причиной потери памяти после удара по голове стать декогеренция, к которой он привел? Является ли ядерный спин условием, допускающим изменение состояния мозга трансчерепной магнитной стимуляцией, запускающей магнитное поле по мозгу?
Больше нечеткой логики
Эрвин Шрёдингер предполагал, что человеческий разум находится за пределами нашего понимания, – но квантовая механика может помочь нам понять, как именно мы думаем.
Человеческое мышление, как многие знают, часто отказывается следовать принципам классической логики. Имея дело, например, с вероятностями, мы систематически допускаем ошибки. Но недавние исследования показали, что эти ошибки на самом деле являются частью более масштабной логики, основанной на квантовой механике. Эта логика, видимо, вполне естественно согласуется с тем, как люди связывают идеи вместе, часто на основании смутных ассоциаций и расплывчатых границ. Вследствие этого поисковые алгоритмы, основанные на квантовой логике, могут находить смысл в массивах текста гораздо эффективнее классических.
Может показаться нелепым обращение к математике квантовой теории за объяснением природы человеческого мышления. Это вовсе не означает, что в мозге обязательно должно происходить что-то квантовое. На самом деле эта «квантовая» математика совсем не подчиняется физике и лучше классической математики улавливает нечеткий и гибкий алгоритм, использующийся человеком для интерпретации идей.
Один из примеров вызова, брошенного классической логике человеческим мышлением, был продемонстрирован в 90-е годы XX века психологами Эймосом Тверски из Стэнфордского университета и Эльдаром Шафиром из Принстонского университета в ходе двухэтапного игорного эксперимента. Они показали, что, даже если исход второго этапа не зависит от первого, решение испытуемого принять участие во втором розыгрыше зависит от самого факта того, сообщили ли ему об итогах первого, причем зачастую не имеет значения, победил он или нет. Но этот результат нарушает классическую логику.
Этот и другие эксперименты доказывают, что люди нелогичны, по крайней мере по классическим стандартам. Но квантовая теория предлагает более широкое восприятие логики и может стать эффективной основой для моделирования принятия решения человеком. Кажущиеся алогичными решения, продемонстрированные, к примеру, Тверски и Шафиром, можно объяснить с использованием моделей, основанных на квантовой интерференции.
Но есть и другая проблема: как обучить компьютеры находить значение данных аналогично тому, как это делают люди? Если вы хотите исследовать такую тему, как, например, story of rock, подразумевая геофизику и образование скал, то вам не понравится искать нужную информацию среди миллионов сайтов, посвященных рок-музыке, которые выдаст поисковая система. Один из способов – включить в поисковый запрос -songs, чтобы убрать все страницы с упоминанием песен. Этот знак называется оператором отрицания, его использование основано на классической логике. И хотя ситуация улучшилась, на поисковой странице по-прежнему будет множество сайтов о рок-музыке, в которых просто не упоминалось слово songs. Исследование Доминика Виддоуса, специалиста в области компьютерных наук, показало, что отрицание, основанное на квантовой логике, работает гораздо лучше.
Это согласуется с точкой зрения некоторых психологов, утверждающих, что строгая классическая логика играет не слишком существенную роль в человеческой интеллектуальной деятельности, где бóльшая часть нашей умственной деятельности в основном работает на бессознательном уровне, а мышление следует менее строгой логике и образует свободные ассоциации между понятиями.
7. В поисках реальности
При всей своей феноменальной точности квантовая теория в ее нынешнем виде остается далеко не полной. Она была создана главным образом для того, чтобы объяснить таинственные результаты опытов, но ее математические основания шатки и обрывочны. Есть ли способ сделать их монументальными или же нам все же придется снести это сооружение в пользу чего-то нового?
Щупая таинственность
Квантовая теория – это наша наиболее фундаментальная физическая теория, имеющая на своем счету множество экспериментальных и практических успехов (см. главы 4 и 5). Однако многие замечают, как сильно возросло количество нерешенных проблем, что вынуждает воспринимать ее скорее как приблизительную схему реальности, чем нечто бÓльшее. Наиболее сложная из них поднимает вопрос масштабов, оставленный квантовой теорией открытым: где кончается квантовый мир и начинается классический? Благодаря новому поколению экспериментов, разрабатываемых сегодня, мы наконец-то обладаем достаточной чувствительностью, чтобы узнать ответ.
