Действуй, мозг! Квантовая модель разума

Это очень просто. Особенность квантовой суперпозиции в том, что количество состояний (местоположений, значений импульса и пр.) участвующих в ней бозонов бесконечно. В науке бесконечностью ведает математика и, в частности, теория множеств.

Таким образом, суперпозицию структурных элементов мозга можно представить ещё и как математический объект – бесконечное множество (подробнее – см. главу 6).

Хаос и становление

Даже неспециалисту очевидно, что в нашем мозге постоянно происходит какая-то движуха.

Человек не может перестать думать или чувствовать. Воспоминания то всплывают, то исчезают; переплетаются в причудливые конструкции, состоящие из реальности и фантазии. От рождения и до смерти – всегда, не исключая состояние сна – в нормальном мозге бродят какие-то образы.

Если вы более-менее следите за новостями науки, то к самонаблюдению можете добавить факты. Например, явление т.н. «нейрогенеза» – клетки мозга постоянно обновляются.

Что это за динамика, и откуда она берётся?

Нейроучёные пытаются определить это при помощи функциональных и визуальных методов: прежде всего, электроэнцефалографии и томографии.

В народе электроэнцефалографию (ЭЭГ) называет «шапочкой» из-за особенностей методики. К голове подводятся электроды, закрепленные на своеобразном шлеме из ткани или силикона.

«Шапочка» применяется для распознавания аномальных очагов биоэлектрической активности мозга. Например, при эпилепсии. У нормального мозга – своя картина биопотенциалов, благодаря чему мы можем четко различить, скажем, бодрствование и сон.

Ядерная магнитно-резонансная томография (или просто «томография», ТГ) также уже знакома многим. Очень популярный метод в современной медицине.

На практике особенно важным является то, что ТГ позволяет увидеть состояние мозговых сосудов (проницаемость, степень расширения/сужения и пр.), а также – общую гемодинамическую активность его отделов.

Некоторые полагают, что перманентный мониторинг мозга при помощи «шапочки» и томографии – наше неизбежное будущее.

Дескать, со временем устройства уменьшатся до компактных размеров. Их станут носить на руках (?), как модные сегодня фитнес-браслеты, шагомеры и прочие «умные часы». Человек сможет следить за динамикой собственного мозга онлайн.

Возможно, так и произойдёт.

Вот, только извлекаемая посредством этих методов информация имеет примерно такую же диагностическую ценность, как частота пульса или температура. Это важные, но сильно обобщённые и усредненные, параметры.

ЭЭГ и ТГ – нейробиологические градусники. Они демонстрируют общие симптомы процесса. Но ничего не говорят о его причинах.

Биопотенциалы, отраженные в электроэнцефалограмме, не что иное, как суммарные электромагнитные колебания клеток мозга. Ключевой характеристикой считается частота/длина волны. Различают диапазоны волн для физиологических состояний: скажем, для бодрствования и нескольких фаз сна.

Но откуда берутся и как именно формируются диапазоны, «шапочка» не расскажет. Думаю, чтобы понять, спит человек или бодрствует, ЭЭГ не требуется.

Нейровизуализацию особенно хвалят за наглядность. Нечего сказать, картинка красивая: вы наблюдаете подкрашенные на мониторе зоны мозга, графическое отражение его гемодинамики. Можно, например, узнать, что арифметическая операция, сложение двузначных чисел, в вашем мозге «активизирует большую оксигенацию в теменной доле и задней части лобной доли».

Однако, как и почему миллионы/десятки миллионов клеток мозга проявляют активность, ТГ не ответит. Знание о том, что вы решаете арифметические задачки теменной и лобной долей мозга, никак не повлияет ни на скорость, ни на результат вычислений.

Поясним: нет никаких сомнений в пользе ЭЭГ и ТГ для диагностики грубых мозговых нарушений. Важно узнать, что формируется эпилептический очаг или участок с дефицитом кровоснабжения. В связи с этим можно провести профилактические мероприятия – назначить соответствующие лекарства и предотвратить мозговую катастрофу или хотя бы уменьшить её масштаб.

Но оба метода имеют своим предметом феномены макро-уровня. И не фиксируют ни тонкие нарушения, ни нюансы нормальной мозговой динамики.

Между тем, попытка описать микродинамику мозга – далеко не узко-теоретическая научная задача.

Во-первых, поскольку мы до сих пор не понимаем, что такое «мысль», «идея», «образ», «сложное чувство» и пр.; как именно всё это информационное многообразие рождается и трансформируется в разуме – нельзя этим управлять. Не в смысле пресловутого «контроля сознания» для каких-нибудь зловещих целей, а в простом, житейском, значении: для прояснения, в какой форме и сколько информации в данных условиях мы можем усвоить с максимальной эффективностью.

Заметим: все существующие сегодня рекомендации по психогигиене, психофизиологии труда и отдыха, психопрофилактике и пр. опираются на данные, полученные при изучении мозговых макро-феноменов.

Во-вторых, существует огромный пласт психических расстройств, у которых просто-напросто отсутствует указание на их непосредственную причину (например, шизофрения и аутизм); также есть немалая категория неврологических заболеваний, где причина, по всей видимости, заключается в нарушении механизмов мозговой микродинамики (например, болезнь Альцгеймера).

Но и психиатрия, и неврология в объяснении предполагаемой этиологии тяготеют к рассмотрению макро-феноменов: исследуются отдельные молекулы и молекулярные комплексы, нейромедиаторы, гены и пр.

Если мы хотим создать как можно более полную модель мозга, если мы заинтересованы в исследовании мозговых микро-феноменов (их трансформаций, взаимопревращений и т.д.) и установлении связей с макро-феноменами, нам нужен подходящий для этого инструмент.

Более того: выбранный способ описания должен быть адекватен языку, на котором мы высказались о структуре мозга. Иначе говоря, он должен быть совместим с представлениями о фермионно-бозонных взаимодействиях в рамках квантовой теории.

Существует ли такой инструмент?

Полагаю, что существует. Это математическая теория динамического (детерминистического) хаоса.

И, в таком случае, следует говорить о динамической системе «мозг-среда».

В соответствие с математической теорией хаоса, мы постулируем, что взаимодействующие элементы системы «мозг-среда» непрерывно совершают колебательные движения, формируя динамические конфигурации (физическое представление: суперпозиции бозонов).

Устойчивость режима колебаний – т.е. собственно микродинамика мозга – зависит от значения внешнего и внутреннего возмущающего фактора. В обеих формах этот фактор может быть описан и как биологический, и как информационный. Однако на уровне фундаментальной физической реальности он суть энергия бозонных взаимодействий.

Математическая теория хаоса даёт понятие о трёх основных динамических режимах. Мы полагаем, что все они представлены в системе «мозг-среда».

Минимальное значение возмущающего фактора позволяет системе сохранять равновесие (условно говоря – «состояние покоя», которое можно ассоциировать с повседневной коммуникацией).

Увеличение значения возмущающего фактора вынуждает систему перейти в преимущественно периодический режим (состояние регулярной когнитивной нагрузки – например, во время обучения, когда требуется что-нибудь запомнить, вычислить и пр.).

Наконец, при высоком, критическом для системы, значении внешнего возмущающего фактора (допустим, интенсивная интеллектуальная работа) или, наоборот, при его отсутствии (для нормального мозга – например, сенсорная депривация и, отчасти, состояние сна; для патологического мозга – скажем, шизофренический психоз) в системе будет наблюдаться преобладание хаотического режима.

Детально математическая теория хаоса рассматривается в главе 6; о её прикладном значении для характеристики нормальной и патологической микродинамики мозга вы можете прочесть в главе 7. Здесь мы лишь подчеркнём особую роль хаотического режима.

Сверхбыстрые сочетания суперпозиций элементов осуществляются в мозге постоянно и возможны только благодаря такому состоянию системы как динамический хаос.

В результате суперпозиции «схлопываются» и мозговые элементы превращаются в «событие». Эта – застывшая, но всегда готовая к новой трансформации – комбинация элементов и есть «мысль».

События-мысли могут быть бессмысленными и/или бесполезными (что соответствует, например, содержанию большинства наших снов). А могут стать ценными догадками, прозрениями, идеями.

Таким образом, всё, что вы когда-либо сознательно/бессознательно обдумывали, переживали, вспоминали, фантазировали и пр. – одним словом, комбинировали, рождено в хаосе вашего мозга.

Хаос и его результат, мозговое «событие», в данном случае – не метафора, а вполне определённое математическое понятие. Эквивалентным в наибольшей степени выражением для динамического хаоса и его исхода на естественном языке будет термин «становление».

Нужно только уточнить, что в реальном разуме становление мысли ограничено лишь продолжительностью биологического существования мозга. Живая мысль суть подвижная конфигурация, одинаково далёкая, как от Абсолютного Хаоса, так и от Абсолютного Порядка.

Функциональные и визуальные методы описания мозговой динамики, такие, как ЭЭГ и ТГ, скользят по поверхности, не затрагивая сути. Обладая всей полнотой данных о биопотенциалах и томографической архитектуре мозга, мы, тем не менее, обречены пассивно созерцать живописные полотна, ничего не зная об их авторе, его замыслах и намерениях.

Смысл и знание

О назначении «чёрного ящика» на наших плечах ходит такая шутка. Героя анекдота спрашивают, для чего ему нужна голова. Он перечисляет ряд функций, неважно каких, и в конце добавляет: «А ещё я в неё ем».

Зачем человеку мозг?