Хэн мэдэх вэ? Бид эсвэл орон зай цаг хугацаа уу?
Метафизик? Олон эрдэмтэд оюун ухаан, ой санамжийн квант шинж чанарын тухай таамаглал нь шинжлэх ухааны үндэслэлгүй энэ салбарт хамааралтай гэж эмээдэг. Нөгөөтэйгүүр, ер бусын тайлбарыг эрэлхийлэхийн оронд шинжлэх ухаан биш юмаа гэхэд ухамсрын квант ч гэсэн физикийн суурийг эрэлхийлэх нь юу вэ?
1. Microtubules - Дүрслэл
"New Scientist" сэтгүүлийн XNUMX-р сарын дугаараас иш татахад Аризонагийн мэдээ алдуулалтын эмч Стюарт Хамерофф олон жилийн турш ингэж хэлжээ. бичил гуурсан хоолой - тубулин уургийн полимержилтын үр дүнд үүссэн 20-27 нм диаметр бүхий фиброз бүтэц, эсийг үүсгэдэг цитоскелетон, түүний дотор мэдрэлийн эсийг (1) -д байдаг. Квантын "суперпозиция"Энэ нь тэдэнд нэгэн зэрэг хоёр өөр хэлбэртэй байх боломжийг олгодог. Эдгээр хэлбэр бүр нь тодорхой хэмжээний мэдээлэлтэй холбоотой байдаг. kubitem, энэ тохиолдолд энэ системийн сонгодог ойлголтоос хоёр дахин их өгөгдлийг хадгалах болно. Хэрэв бид энэ үзэгдлийг нэмбэл кубит орооцолдох, өөрөөр хэлбэл ойр ороогүй хэсгүүдийн харилцан үйлчлэлийг харуулж байна квант компьютер шиг тархины үйл ажиллагааны загварнэрт физикч Рожер Пенроуз тодорхойлсон. Хамерофф мөн түүнтэй хамтран ажиллаж, тархины ер бусын хурд, уян хатан байдал, олон талт байдлыг тайлбарлав.
2. Стюарт Хамерофф, Рожер Пенроуз нар
Планкийн хэмжилтийн ертөнц
Квант оюун ухааны онолыг дэмжигчдийн үзэж байгаагаар ухамсрын асуудал нь Планкийн масштаб дахь орон зай-цаг хугацааны бүтэцтэй холбоотой байдаг. Үүнийг анх удаа 90-р зууны эхээр дээр дурдсан эрдэмтэд болох Пенроуз, Хамерофф (2) нар өөрсдийн бүтээлдээ тэмдэглэжээ. Тэдний хэлснээр, хэрэв бид ухамсрын квант онолыг хүлээн зөвшөөрөхийг хүсвэл квант процесс явагдах орон зайг сонгох ёстой. Энэ нь тархи байж болно - квант онолын үүднээс 10-35 метрийн хэмжээтэй, өөрийн гэсэн дотоод бүтэцтэй, төсөөлшгүй жижиг хэмжээтэй дөрвөн хэмжээст орон зай цаг хугацаа. (Планкийн урт). Ийм зайд орон зай-цаг хугацаа нь хөвөнтэй төстэй бөгөөд бөмбөлөгүүд нь эзэлхүүнтэй байдаг
10-105 м3 (атом орон зайн хувьд бараг зуун хувь квант вакуумаас бүрддэг). Орчин үеийн мэдлэгийн дагуу ийм вакуум нь атомуудын тогтвортой байдлыг баталгаажуулдаг. Хэрэв ухамсар нь мөн квант вакуум дээр суурилдаг бол энэ нь бодисын шинж чанарт нөлөөлж чадна.
Пенроуз-Хамерофын таамаглалд микротубулууд байгаа нь орон зай-цаг хугацааг өөрчилдөг. Тэр биднийг мөн гэдгийг "мэддэг" бөгөөд микро гуурсан дахь квант төлөвийг өөрчлөх замаар бидэнд нөлөөлж чадна. Эндээс чамин дүгнэлт хийж болно. Жишээлбэл, ийм Орон зай-цаг хугацааны бидний хэсэг дэх материйн бүтцэд ухамсрын хүчээр үүссэн бүх өөрчлөлтийг цаг хугацааны хоцрогдолгүйгээр онолын хувьд орон зай-цаг хугацааны аль ч хэсэгт, жишээлбэл, өөр галактикт бүртгэж болно.
Хамерофф олон хэвлэлд өгсөн ярилцлагадаа гардаг. панпсихизмын онолТаны эргэн тойронд байгаа бүх зүйлд тодорхой төрлийн ухамсар байдаг гэсэн таамаглал дээр үндэслэсэн. Энэ бол XNUMX-р зуунд Спинозагийн сэргээсэн хуучин үзэмж юм. Өөр нэг үүсэлтэй ойлголт панпротопсихизм - Философич Дэвид Чалмерс танилцуулав. Тэрээр үүнийг ухамсартай байж болох "тодорхой бус" оршихуй байдаг, гэхдээ зөвхөн идэвхжсэн эсвэл хуваагдсан үед л жинхэнэ ухамсартай болдог гэсэн ойлголтын нэр болгон зохиосон. Жишээлбэл, протоухамсрын биетүүдийг тархи идэвхжүүлж эсвэл түүнд хандах үед тэд ухамсартай болж, мэдрэлийн үйл явцыг туршлагаар баяжуулдаг. Хамероффын хэлснээр панпротопсихик биетүүдийг хэзээ нэгэн цагт орчлон ертөнцийн суурь физикийн үүднээс тайлбарлаж болно (3).
Жижиг, том нуралт
Рожер Пенроуз эргээд Курт Годелийн онолд тулгуурлан оюун ухаанаар гүйцэтгэдэг зарим үйлдлийг тоолж баршгүй гэдгийг нотолж байна. Үүнийг харуулж байна та хүний сэтгэлгээг алгоритмаар тайлбарлаж чадахгүй бөгөөд энэ тооцоогүй байдлыг тайлбарлахын тулд квант долгионы функц болон квант таталцлын уналтыг харах хэрэгтэй. Хэдэн жилийн өмнө Пенроуз цэнэглэгдсэн эсвэл цэнэггүй болсон нейронуудын квант суперпозиция байж болох уу гэж гайхаж байсан. Тэрээр нейрон нь тархин дахь квант компьютертэй эн зэрэгцэх боломжтой гэж бодсон. Сонгодог компьютерийн битүүд үргэлж "асаалттай" эсвэл "унтраалттай", "тэг" эсвэл "нэг" байдаг. Нөгөө талаас, квант компьютерууд нь "тэг" ба "нэг" гэсэн суперпозицияд нэгэн зэрэг байж болох кубитуудтай ажилладаг.
Пенроуз үүнд итгэдэг масс нь орон зайн цаг хугацааны муруйлттай тэнцүү байна. Орон зай-цаг хугацааг хялбаршуулсан хэлбэрээр хоёр хэмжээст цаасаар төсөөлөхөд хангалттай. Орон зайн бүх гурван хэмжээсийг х тэнхлэг дээр шахаж, харин y тэнхлэг дээр цагийг дүрсэлсэн байдаг.Нэг байрлал дахь масс нь нэг чиглэлд муруйсан хуудас, нөгөө байрлал дахь масс нь нөгөө чиглэлд муруйлттай байна. Хамгийн гол нь орчлон ертөнцийг маш бага хэмжээгээр тодорхойлдог орон зай-цаг хугацааны үндсэн геометрийн тодорхой муруйлттай масс, байрлал, төлөв тохирч байна. Тиймээс, суперпозиция дахь зарим масс гэдэг нь хоёр ба түүнээс дээш чиглэлд нэгэн зэрэг муруйлтыг илэрхийлдэг бөгөөд энэ нь орон зай-цаг хугацааны геометрийн бөмбөлөг, товойсон эсвэл тусгаарлалттай тэнцүү юм. Олон ертөнцийн онолын дагуу ийм зүйл тохиолдоход цоо шинэ орчлон бий болно - орон зай цаг хугацааны хуудсууд салж, тус тусдаа нээгддэг.
Пенроуз энэ алсын хараатай тодорхой хэмжээгээр санал нийлж байна. Гэсэн хэдий ч тэр бөмбөлөг нь тогтворгүй, өөрөөр хэлбэл тодорхой хугацааны дараа нэг юмуу өөр ертөнцөд унадаг гэдэгт тэр итгэлтэй байна, энэ нь хөөсийг тусгаарлах цар хүрээ эсвэл орон зай-цаг хугацааны хэмжээтэй холбоотой юм. Тиймээс олон ертөнцийг хүлээн зөвшөөрөх шаардлагагүй, зөвхөн бидний орчлон ертөнц хуваагдсан жижиг хэсгүүдэд л байдаг. Тодорхойгүй байдлын зарчмыг ашигласнаар физикч том салалт хурдан, жижиг нь аажмаар нурах болно гэдгийг олж мэдэв. Тэгэхээр атом гэх мэт жижиг молекул маш удаан, тухайлбал 10 сая жил суперпозицияд байж чаддаг. Харин нэг кг жинтэй муур шиг том амьтан 10-37 секунд л суперпозицияд байж чаддаг тул бид муурыг тэр бүр суперпозициятай хардаггүй.
Тархины үйл явц хэдэн арваас хэдэн зуун миллисекунд хүртэл үргэлжилдэг гэдгийг бид мэднэ. Жишээлбэл, 40 Гц давтамжтай хэлбэлзэлтэй бол тэдгээрийн үргэлжлэх хугацаа, өөрөөр хэлбэл интервал нь 25 миллисекунд байна. Электроэнцефалограмм дээрх альфа хэмнэл нь 100 миллисекунд юм. Энэ цагийн хуваарь нь суперпозицияд массын нанограммыг шаарддаг. Суперпозиция дахь микротубулын хувьд 120 тэрбум тубулин шаардлагатай болно, өөрөөр хэлбэл тэдний тоо 20 XNUMX байна. мэдрэлийн эсүүд, энэ нь сэтгэцийн үйл явдалд тохирох мэдрэлийн эсийн тоо юм.
Эрдэмтэд ухамсартай үйл явдлын явцад таамаглалаар юу тохиолдож болохыг тайлбарладаг. Квантын тооцоолол нь тубулинуудад явагддаг бөгөөд Рожер Пенроузын бууралтын загварын дагуу уналтад хүргэдэг. Нуралт бүр нь тубулины бүтцийн шинэ хэв маягийн үндэс суурийг бүрдүүлдэг бөгөөд энэ нь тубулинууд синапс дахь эсийн үйл ажиллагааг хэрхэн хянадаг гэх мэтийг тодорхойлдог. Гэхдээ энэ төрлийн аливаа уналт нь орон зай-цаг хугацааны үндсэн геометрийг өөрчлөн зохион байгуулж, тубулин руу нэвтрэх эсвэл идэвхжүүлэх боломжийг нээж өгдөг. энэ түвшинд суулгагдсан байгууллагууд.
Пенроуз, Хамерофф нар загвар өмсөгчдөө нэрлэжээ объектив бууралтаас бүрдсэн (Orch-OR-) учир нь биологи ба квантын хэлбэлзлийн "гармон" буюу "бүрэлдэхүүн" хоёрын хооронд эргэх холбоо байдаг. Тэдний бодлоор, Ойролцоогоор 25 миллисекунд тутамд тохиолддог бичил гуурсан хоолойнуудыг тойрсон цитоплазм дахь гелацийн төлөвөөр тодорхойлогддог өөр тусгаарлалт ба холбооны үе шатууд байдаг. Эдгээр "ухамсартай үйл явдлууд" -ын дараалал нь бидний ухамсрын урсгалыг бий болгоход хүргэдэг. Кино үргэлжилсэн мэт боловч салангид кадруудын цуваа хэвээр үлддэгтэй адил бид үүнийг үргэлжлэл гэж мэдэрдэг.
Эсвэл бүр доогуур ч байж магадгүй
Гэсэн хэдий ч физикчид квант тархины таамаглалд эргэлзэж байв. Лабораторийн криоген нөхцөлд ч гэсэн квант төлөвүүдийн уялдаа холбоог секундын хэдэн хэсгээс илүү хугацаанд хадгалах нь том асуудал юм. Тархины дулаан, чийглэг эдийг яах вэ?
Хамероффын үзэж байгаагаар хүрээлэн буй орчны нөлөөллөөс үүдэлтэй эвдрэлээс зайлсхийхийн тулд квант суперпозиция нь тусгаарлагдсан хэвээр байх ёстой. Тусгаарлах магадлал өндөр байх шиг байна цитоплазм дахь эсийн доторЖишээлбэл, микротубулын эргэн тойронд аль хэдийн дурдсан гелац нь тэдгээрийг хамгаалж чаддаг. Нэмж дурдахад микротубулууд нь мэдрэлийн эсүүдээс хамаагүй бага бөгөөд бүтцийн хувьд болор шиг холбогдсон байдаг. Хэмжээний масштаб нь электрон гэх мэт жижиг бөөмсийг нэгэн зэрэг хоёр газар байж болно гэж үздэг тул чухал ач холбогдолтой. Аливаа зүйл томрох тусам лабораторид хоёр газар зэрэг ажиллуулахад хэцүү байдаг.
Гэсэн хэдий ч, Санта Барбара дахь Калифорнийн Их Сургуулийн Мэтью Фишерийн XNUMX-р сарын "New Scientist"-ийн ижил нийтлэлд иш татсан хэлснээр, бид нэг түвшинд хүрсэн тохиолдолд л уялдаа холбоотой асуудлыг шийдэх боломжтой. атомын эргэлт. Ялангуяа энэ нь тархины үйл ажиллагаанд чухал ач холбогдолтой химийн нэгдлүүдийн молекулуудаас олддог фосфорын атомын цөм дэх эргэлтийг хэлнэ. Фишер тархинд онолын хувьд орооцолдсон төлөвт фосфатын ион үүсгэдэг тодорхой химийн урвалуудыг тодорхойлсон. Рожер Пенроуз өөрөө эдгээр ажиглалтуудыг ирээдүйтэй гэж үзсэн ч бичил гуурсан хоолойн таамаглалыг дэмжсээр байна.
4. Хиймэл оюун ухаан - алсын хараа
Ухамсрын квант суурийн талаархи таамаглалууд нь хиймэл оюун ухааны хөгжлийн хэтийн төлөвт сонирхолтой нөлөө үзүүлдэг. Тэдний бодлоор бид сонгодог, цахиур, транзистор технологид суурилсан жинхэнэ ухамсартай AI (4) бүтээх боломж байхгүй. Зөвхөн квант компьютерууд буюу одоогийн болон дараагийн үеийнхэн ч биш, "жинхэнэ" буюу ухамсартай, синтетик тархи руу орох замыг нээх болно.
