Почему сознание связывают с квантовой физикой
У связи два источника. Первый — проблема измерения: в квантовой механике система будто бы получает определённые свойства только при измерении, и ранние физики вроде Джона фон Неймана и Юджина Вигнера задумывались, не играет ли роль сознание наблюдателя. Второй — трудная проблема сознания: если обычная нейронаука не объясняет, почему существует переживание, может быть, это сделает более глубокий слой физики.
Большинство физиков сегодня разделяют эти вопросы. Измерению не нужен сознательный наблюдатель, достаточно любого взаимодействия с окружением. Но второй мотив продолжает питать квантовые теории разума.
Главное предложение: Orch-OR
Роджер Пенроуз утверждал в книге «Новый ум короля» (1989), что человеческое понимание не является алгоритмом и потому требует физики за пределами стандартных вычислений. Вместе с анестезиологом Стюартом Хамероффом он развил теорию оркестрованной объективной редукции (Orch-OR): квантовые суперпозиции возникают в микротрубочках — белковых трубках внутри нейронов — и коллапсируют, когда достигнут связанный с гравитацией порог. Каждый оркестрованный коллапс был бы моментом переживания.
Теория соприкасается с данными: общие анестетики связываются со многими белками, включая тубулин — строительный блок микротрубочек, и это согласуется с мнением Хамероффа, что наркоз работает, блокируя там квантовые процессы.
Возражение декогеренции
Квантовые суперпозиции живут, только пока изолированы от окружения. В 2000 году Макс Тегмарк оценил, что в тёплом влажном мозге суперпозиции в нейронах или микротрубочках продержатся примерно 10⁻¹³–10⁻²⁰ секунды (Physical Review E 61, 4194). Нейронная обработка идёт на масштабе миллисекунд — разрыв в десять и более порядков. Хамерофф с коллегами ответили, что Тегмарк моделировал не те состояния и не учёл экранирование; спор продолжается.
Что показывают эксперименты
- Квантовая биология местами реальна. Ферменты используют туннелирование, магниторецепция птиц, скорее всего, опирается на квантовые спиновые состояния в криптохромах. Это показывает, что биология умеет использовать квантовые эффекты; делает ли так мозг ради сознания — отдельный вопрос.
- Микротрубочки и наркоз. В исследовании на крысах 2024 года (eNeuro) препарат, стабилизирующий микротрубочки, задерживал потерю сознания под изофлураном. Это согласуется с предсказанием Orch-OR, но и с более приземлёнными объяснениями.
- Гравитационный коллапс. Эксперимент 2020 года в подземной лаборатории Гран-Сассо искал слабое излучение, которое предсказывает простейшая модель коллапса Диоши–Пенроуза, и не нашёл его (Nature Physics, 2021), исключив эту версию. Orch-OR опирается на родственный, но не тождественный механизм.
- Запутанность в мозге. МРТ-исследование 2022 года заявило о сигнале запутанности в мозге; независимо оно не подтверждено, трактовка оспаривается.
Что решило бы вопрос
Убедительный случай потребовал бы квантового эффекта, который живёт достаточно долго, чтобы влиять на срабатывание нейронов, измеренного в живой ткани мозга и отслеживающего именно сознательные состояния, а не только химию наркоза. Такого эксперимента пока нет.
Исследовательская программа этого сайта не зависит от квантовых эффектов в мозге. Она рассматривает сознание как вопрос о том, как информация адресуется и читается в сети, а её препринт определяет меру сознания Φ_PA на классическом вычислительном субстрате. Как сравниваются основные теории — на странице о трудной проблеме сознания.
Итог
Сознание может быть связано с квантовыми эффектами, а может и нет; нынешние данные их не требуют. Orch-OR — самое проработанное квантовое предложение и стало лучше проверяемым, но главным препятствием для него остаётся декогеренция.