За пределами квантовой теории?

Я хочу вновь обратиться к вопросу, который проходит красной нитью через большую часть этой книги: действитель­но ли наши представления об окружающем мире, управляемом законами классической и квантовой физики в их современном по­нимании, адекватны для описания мозга и разума? «Обычное» квантовое описание нашего мозга определенно заходит в тупик, поскольку акт «наблюдения» считается важ­ной составляющей правильной интерпрета­ции общепринятой квантовой теории. Сле­дует ли считать, что мозг «наблюдает сам себя» каждый раз при осознанном воспри­ятии или возникновении мысли? Общепри­нятая теория не дает нам никаких указаний на то, каким образом квантовая механика могла бы принять это в расчет и, тем са­мым, как применить ее к мозгу в целом. Я попытался сформулировать вполне неза­висимый от сознания критерий включения операции R («одногравитонный критерий»), и если нечто подобное удалось бы развить до полностью согласованной теории, то по­явилась бы возможность построения более ясного квантового описания мозга, чем су­ществующее ныне.

Однако я считаю, что эти фундамен­тальные проблемы возникают не только при наших попытках описать деятельность моз­га. Работа самих цифровых компьютеров существенно зависит от квантовых эффек­тов, пониманию которых, по-моему мне­нию, мешают трудности, внутренне при­сущие квантовой теории. Что это за «су­щественная» квантовая зависимость? Чтобы понять роль квантовой механики в цифро­вых вычислительных машинах, мы, прежде всего, должны выяснить, как можно заста­вить полностью классический объект вести себя подобно цифровому компьютеру. В гла­ве 5 мы рассматривали классический «ком­пьютер из биллиардных шаров» Фредкина-Тоффоли; но, как мы видели, в этом теоретическом «устройстве» были исполь­зованы идеализации, позволяющие обой­ти проблему существенной нестабильности, внутренне присущей классическим систе­мам. Эта проблема нестабильности, как ука­зано выше (рис. 5.14), проявляется в эффективном увеличении фазового объ­ема эволюционирующей системы, которое почти неизбежно приводит к непрерывной потере точности операций, выполняемых классическим устройством. Именно кван­товая механика позволяет в конце концов остановить это снижение точности. В совре­менных электронных компьютерах необхо­димо существование дискретных состояний (скажем, для записи цифр 0 и 1), всегда позволяющих однозначно установить, ко­гда компьютер находится в одном, а когда в другом состоянии. Это выражает саму суть «цифровой» природы компьютерных опе­раций. Эта дискретность, в конечном сче­те, достигается за счет квантовой механики. (Мы можем вспомнить здесь квантовую дис­кретность энергетических состояний, спек­тральных частот, значений спина и т. д., см. главу 6.) Даже старые механические вы­числительные машины зависели от прочно­сти различных своих частей, каковая, в свою очередь, непосредственно вытекает из дискретности квантовой теории.

Но квантовая дискретность не является только следствием операции U. Пожалуй, уравнение Шредингера в еще меньшей степени способно предотвратить нежелательное расплывание фазового объема и «потерю точности», чем уравнения классической фи­зики! Согласно U, волновая функция изо­лированной частицы, изначально локализо­ванная в пространстве, будет все больше и больше расплываться с течением време­ни. Если бы не действие R вре­мя от времени, более сложные системы тоже были бы подвержены такой беспри­чинной делокализации (вспомним кошку Шредингера). (Дискретные состояния ато­ма, например, характеризуются определен­ными значениями энергии, импульса и пол­ного момента импульса. Общее состояние, которое как раз «расплывается», предста­вляет собой суперпозицию таких дискрет­ных состояний. Именно процедура R на не­котором этапе заставляет атом на самом деле «быть» в одном из этих дискретных состояний.)

Мне представляется, что ни классичес­кая, ни квантовая механика — если только в последнюю не будут внесены дальней­шие фундаментальные изменения, которые превратили бы R в «реальный» процесс, -никогда не смогут объяснить механизм мыш­ления. Возможно, что даже работа цифро­вых компьютеров требует более глубокого понимания взаимосвязи действий U и R. В случае с компьютерами, мы, по-край-ней мере, знаем, что цифровые вычисле­ния являются алгоритмическими (по самой конструкции!), и мы не пытаемся «обуздать» предполагаемую неалгоритмичностъ физических законов. Но я утверждаю, что в слу­чае с мозгом и разумом ситуация совершенно иная. Вполне допустимо, что в про­цессе (сознательного) мышления участвует некая существенная неалгоритмическая составляющая. В следующей главе я попытаюсь подробно изложить причины, за­ставляющие меня верить в существование этой составляющей, а также выскажу предположения о том, какими удивительными реальными физическими эффектами обусловлено «сознание», влияющее на работу мозга.