Гипотезы о мозге

0

Являемся ли мы квантовыми компьютерами?

Есть гипотеза, точнее, множество гипотез, согласно которым наш мозг представляет собой не что иное, как биохимический квантовый компьютер.

Квантовая механика
В основе этих идей лежит предположение, что сознание необъяснимо на уровне классической механики и объясняется только с привлечением постулатов квантовой механики, явлений суперпозиции, квантовой запутанности и других. Ученые из Калифорнийского университета в США через серию экспериментов решили выяснить — действительно ли наш мозг является квантовым компьютером.
На первый взгляд может показаться, что компьютер и мозг работают одинаково – оба обрабатывают информацию, могут ее сохранять, принимают решения, а также имеют дело с интерфейсами ввода и вывода. В случае мозга этими интерфейсами выступают наши органы чувств, а также способность управлять различными объектами, не являющимися частью нашего тела, например, искусственными протезами.
Мы многого не знаем о том, как работает наш мозг. Некоторые учёные считают: если многообразие процессов работы мозга невозможно объяснить с точки зрения классической механики, его можно объяснить с позиции квантовой. Другими словами, они уверены, что такие аспекты квантовой механики, как квантовая запутанность, явление суперпозиции и все остальные вещи, на основе которых работает квантовая физика, на самом деле могут управлять процессами работы мозга.
Разумеется, не все согласны с такой формулировкой, но так или иначе ученые решили это проверить.
«Если вопрос о квантовых процессах, происходящих в мозге, найдет положительный отклик, это приведет к настоящей революции в нашем понимании и лечении мозговых функций и когнитивных способностей человека», — говорит Мэт Хелгесон из Калифорнийского университета и один из участников команды, занимающейся данным исследованием.

Немного базовой теории
В мире квантовых вычислений все подчиняется квантовой механике, позволяющей объяснить поведение и взаимодействие самых крошечных объектов во Вселенной — на квантовом уровне, где не действуют правила классической физики. Одной из ключевых особенностей квантовых вычислений является использование так называемых кубитов (квантовых битов) в качестве носителя информации. В отличие от обычных битов, которые используются в компьютерах и представляют двоичный код в виде «нулей» и «единиц», кубиты могут одновременно приобретать значения и нуля, и единицы, то есть, находиться в так называемой суперпозиции, которая упоминалась выше.
Если исходить из вышеописанного, квантовые компьютеры обещают просто невероятный потенциал в компьютерных вычислениях, позволяющий справляться с задачами (в том числе и в науке), на которые не способны даже самые мощные, но при этом обычные компьютеры.
Что же касается нового исследования ученых из Калифорнийского университета, оно направлено на поиск «мозговых кубитов».
Одной из основных особенностей «обычных» кубитов является необходимость для их работы среды с очень низкой температурой, приближающейся к абсолютному нулю. Однако исследователи предполагают, что это правило может не распространяться на кубиты, находящиеся в человеческом организме.
В рамках одного из грядущих экспериментов ученые постараются выяснить, можно ли хранить кубиты внутри спина атомного ядра, а не среди электронов, которые его окружают. В частности, объектом исследования станут атомы фосфора — вещества, содержащегося в наших организмах, — по мнению ученых, способных играть роль биохимических кубитов. «Тщательно изолированные спины ядер могут хранить и, возможно, обрабатывать квантовую информацию в течение часов или даже большего времени», — говорит участник исследования Мэтью Фишер.

Взгляд с другой стороны
В рамках других экспериментов ученые взглянут на потенциал декогеренции, происходящей в результате нарушения связей между кубитами. Во время протекания этого процесса у самой квантовой системы появляются классические черты, которые соответствуют информации, имеющейся в окружающей среде.
Другими словами, квантовая система начинает смешиваться или запутываться с окружающей средой. Чтобы наш мозг рассматривать как квантовый компьютер, в нем должна иметься система, позволяющая защищать наши биологические кубиты от декогеренции.
Задачей еще одного эксперимента станет исследование митохондрий – клеточных субъединиц, отвечающих за наш метаболизм и передачу энергии внутри организма. Ученые предполагают, что эти органеллы играют существенную роль в квантовой запутанности и обладают квантовой связью с нейронами.
В целом, нейромедиаторы (активные химические вещества, переносящие электрохимические импульсы) между нейронами и синаптические связи, возможно, создают в нашем мозге объединенные квантовые сети. Фишер и его команда хотят это проверить, попытавшись воспроизвести такую систему в лабораторных условиях.

Зачем все это
Процессы квантовых вычислений, если они действительно присутствуют в нашем мозге, помогут объяснить и понять самые загадочные его функции, например, способность переводить память из кратковременной в долговременную, или же приблизиться к понимаю вопросов, откуда же на самом деле берутся наши сознание, осознание и эмоции.
Все это – очень высокий уровень, очень сложная физика, наряду с биохимией. Поэтому никто не гарантирует, что мы сможем получить все ответы на поставленные выше вопросы. Даже если окажется, что мы пока еще не достигли нужного уровня, позволяющего узнать — является ли наш мозг квантовым компьютером, запланированные исследования способны привнести большой вклад в понимание того, как работает самый сложный орган человека.

Илья Хель,
«Высший разум» (hi-news.ru)

Поделиться.

Комментарии закрыты