Нашето съзнание квантово заплитане ли е? Нова теория твърди, че да и обяснява процеса

Какво е съзнанието? Този въпрос от векове затруднява философите, а днес поставя не по-малко предизвикателни проблеми пред невролозите. Свикнали сме да мислим за мозъка като за невероятно сложен биологичен компютър, в който невроните са транзистори, а синапсите – проводници. Но тази аналогия, въпреки цялото си удобство, се пропуква, когато се опитаме да обясним не само обработката на информация, но и самото усещане за съществуване, целостта на нашата същност и забележителния синхрон, с който работят милионите отдалечени клетки.

Класическата физика описва света като съвкупност от предсказуеми взаимодействия. Но какво би станало, ако това не е достатъчно, за да се породи мисълта? Ами ако в топлите и хаотични дълбини на черепа ни се случват процеси, които се подчиняват на далеч по-странни и загадъчни закони – законите на квантовата механика? Нова теоретична статия на учени от Шанхай налива масло в огъня на този дългогодишен и разгорещен дебат, като предполага, че разковничето може да се крие на най-неочакваното място – в мастната „изолация“ на нервните ни влакна.

Не само проводници: мастната изолация като квантов етап

В центъра на ново изследване, публикувано във Physics Review E, е миелиновата обвивка. Това е мастна структура, която подобно на тиксото върху електрическия проводник покрива аксоните – дългите израстъци на невроните, които предават различни сигнали. Нейната основна и добре проучена функция е да ускорява провеждането на електрическите импулси. Китайските изследователи обаче са я разгледали от съвсем различен ъгъл.

С помощта на математически модели те предположиха, че тази структура може да не е просто пасивен изолатор, а истинска квантова сцена. Според тяхната хипотеза цилиндричната кухина, образувана от миелина, създава идеални условия за спонтанно излъчване на фотони (светлинни частици). Нещо повече, този процес може да генерира „бифотони“ – двойки фотони, които се намират в състояние на квантово заплитане.

Оттук започва най-интересното. Квантовото заплитане, което Айнщайн нарича подигравателно „призрачно заплитане на дълги разстояния“, е явление, при което две частици стават неразривно свързани. Промяната в състоянието на едната се отразява незабавно в състоянието на другата, независимо от разстоянието между тях. Ако тази теория е вярна, тогава нервната система може да притежава свой собствен, свръхбърз комуникационен канал.

Представете си: милиони неврони в различни части на мозъка трябва да работят съгласувано, като огромен оркестър, за да можете да реагирате мигновено на летяща към вас топка или да разберете сложен виц. Как се постига тази синхронизация? Сегашните модели, основани на бавното предаване на химически и електрически сигнали, не дават съвсем ясен отговор. Квантовото заплитане предлага елегантно обяснение: това не са „съобщения“, пътуващи от неврон до неврон, а мигновена, координирана реакция на свързани частици.

Призраци от миналото: къде се корени квантовото съзнание?

Идеята за квантовата природа на съзнанието със сигурност не е от вчера. Още през 90-те години на ХХ век физикът Роджър Пенроуз и анестезиологът Стюарт Хамероф представят на света своя модел на „оркестрирана обективна редукция“ (Orch-OR). Те предположиха, че съзнанието се поражда от квантови изчисления в микротубулите – протеинови структури, които изграждат цитоскелета на невроните.

По онова време научната общност посрещна идеята със свити вежди. Както си спомня самият Хамероф, „беше много популярно да ни критикуват остро“. И критиката е била основателна.

Горещо, мокро и шумно: защо мозъкът не е най-доброто място за квантова магия

Основният аргумент на скептиците остава непроменен и до днес. Квантовите състояния са изключително крехки. Те могат да съществуват само в условия на изключителен студ и изолация, като например в недрата на квантовите компютри. Всяко външно въздействие – топлина, вибрация, случаен сблъсък с молекула – моментално разрушава крехкото квантово заплитане в процеса, който се нарича декохерентност.

А какво представлява мозъкът? Това е топла (+37 °C), влажна и невероятно „шумна“ среда, в която непрекъснато протичат милиони химични реакции. Изглежда, че това е най-неподходящото място за всякакви деликатни квантови ефекти. Как може фотонното заплитане да оцелее в такъв хаос дори за част от секундата?

Нещо повече, изследването на шанхайските учени все още е само красив математически модел. То не е експеримент, който е регистрирал „квантово заплитане“ в жив миши мозък. Самите автори признават, че да се открие и измери това явление на практика ще бъде чудовищно трудно. В края на краищата необходимо е по някакъв начин да се проследи поведението на отделните фотони вътре в работещия мозък, без той да бъде повреден. Днес това е задача от категорията на научната фантастика.

От хипотезата към разбирането: какво следва?

И така, какво имаме на разположение? От една страна, елегантна хипотеза, която предлага потенциално решение на една от най-големите загадки на неврологията – проблема за синхронизацията и природата на съзнанието. От друга страна, сериозни теоретични възражения и почти непреодолими практически трудности при нейното тестване.

Тази статия не е доказателство, а покана за дебат. Тя премества фокуса от микротубулите на Пенроуз-Хамероф към една много по-често срещана структура – миелиновите обвивки – правейки идеята малко по-малко екзотична.

Науката се развива именно по този начин: чрез смели, понякога на пръв поглед налудничави предположения, които след това се подлагат на безмилостното сито на експерименталните проверки. Повечето от тях се отстраняват. Но дори и теорията за квантовото заплитане в миелина да се окаже погрешна, тя ни подтиква да си зададем правилните въпроси и да потърсим отговори отвъд обичайните модели.

Може би съзнанието ни е нещо повече от сбор от биохимични реакции. И някъде в пресечната точка на биологията, физиката и компютърните науки ни очаква откритие, което завинаги ще промени начина, по който мислим за себе си. Междувременно „страховитият призрак“ на Айнщайн продължава да броди из коридорите на науката, надничайки в най-неочаквани места, като например в собствените ни глави.