Квантовая биология – дисциплина столь молодая, что, когда в 2012 году был проведен всемирный симпозиум по квантовой биологии, вся наука уместилась в одной маленькой аудитории.
Чему же учит нас квантовая биология?
Например, тому, что известное нам со школьной скамьи хрестоматийное явление под названием фотосинтез было бы невозможно без квантовых эффектов: рожденный солнечным фотоном импульс возбуждения в зеленом листе распространяется по клеткам в состоянии суперпозиции, и поддерживается это квантовое состояние без редукции ровно столько, сколько нужно для доставки импульса в цель. Как у той же малиновки.
Кстати, магниторецепция, то есть чувствительность к магнитному полю была обнаружена и у других птиц, а также у лангустов, акул, дельфинов, пчел, тараканов, скатов и даже некоторых одноклеточных. Но речь не только о магниторецепции и фотосинтезе!
В свое время еще гениальный Шрёдингер впервые задался вопросом, не задействованы ли в передаче наследственной информации квантовые эффекты? И у него были веские физические причины подозревать это! В ту бытность гены еще не открыли, но было ясно, что у наследственной информации есть какой-то материальный носитель. Причем малюсенький, содержащийся в каждой клетке, где-то в ее органеллах. Для своих расчетов Шрёдингер условно принял размер гена за кубик размером в 300 ангстрем, в котором может уместиться примерно миллион атомов. Какие же именно расчеты озаботили Шрёдингера, в чем была его идея?
Будучи грамотным физиком, Шрёдингер задался резонным вопросом: а достаточно ли атомов в этих самых неуловимых генах, чтобы они копировались статистически достоверно? Дело в том, что все законы классической физики носят статистический характер, только потому и работают. В баллоне с газом триллионы триллионов молекул, и ни про одну из них мы ничего определенного сказать не можем: ни про ее координату, ни про скорость, при этом у всех молекул скорости разные. Но зато у нас есть газовые законы, которые работают с усреднением этих триллионов неизвестных нам параметров. И потому с помощью газовых законов мы можем точно определить и спрогнозировать интегральные параметры газа: давление и температуру. И нам совершенно не надо при этом знакомиться с каждой молекулой.
А вот если молекул будет сто или тысяча, газовые законы, извините, работать перестанут. Зато когда молекул много, случайные аномалии в поведении некоторых поглощаются гигантским средним массивом и становятся незаметными. То же касается и твердых тел, состоящих из триллионов молекул.
Другими словами, чем меньше молекул в гене, тем значимее ошибка при копировании гена. При этом погрешность в передаче информации обратно пропорциональна корню из числа задействованных в процессе частиц. Миллион атомов представляется немалым числом. Но корень из миллиона – всего тысяча. И это значит, что ошибка в трансляции должна составлять один случай на тысячу – 0,1 %. Это катастрофически много уродств! И это на 6 порядков (!) не соответствует известной науке цифре генетических мутаций, составляющих один сбой на миллиард копирований. На миллиард, а не на тысячу! Из этого Шрёдингер сделал вывод о том, что в столь тонком процессе эволюцией как-то задействованы квантовые эффекты.
Так оно и оказалось: там, где не работали классические статистические законы физики, природой были использованы чисто квантовые инструменты – туннельный эффект и квантовое запутывание. Идея Шрёдингера опередила свое время примерно на полвека, о ней практически забыли, но потом был открыт квантовый механизм, с помощью которого работают все ферменты в организме. Это случилось в конце 80-х годов XX века, когда в Америке обнаружили решающую роль туннелирования протонов в ферментативных реакциях. А это означает, что живое тело буквально пронизано квантовыми механизмами, поскольку вся деятельность тела управляется ферментами (все биомолекулы и собираются и разбираются с помощью ферментов). Вся жизнь организма оркестрируется ими, а они – квантовые машинки.
Также были открыты квантовые эффекты в улавливании запахов и в процессе электронного транспорта при дыхании… Но если квантовые эффекты вовсю проявляют себя в теле, обеспечивая практически все жизненные процессы, то почему бы этим эффектам не работать и в мозгу и не обуславливать тот феномен, который мы называем сознанием, как и предполагал Пенроуз?
Впрочем, на это есть и другое мнение…
Глава 4К вопросу о зомби
Помните, мы упоминали философского зомби? Это такое гипотетическое существо, поведение которого неотличимо от поведения человека, но при этом у него нет сознания, зомби действует, как неодушевленный робот. И проверить, сознает это существо что-либо или действует в полной темноте бессознания, принципиально невозможно. А как? В чужую же голову не влезешь!
Мы также говорили, что никакие нейробиологические, нейрофизические и прочие нейрохимические исследования мозга не откроют нам тайну сознания, а максимум покажут некие корреляты между ощущениями, о которых расскажет испытуемый, и электрическими возбуждениями разных нейронов и отделов мозга. Но редукция здесь не даст ничего, никакое разложение работы мозга «на атомы» не позволит ни прочесть мысли и ощущения, ни даже доказать их наличие. Только предполагать – так же, как мы предполагаем, основываясь на своем опыте, наличие сознания у окружающих.
Даже узнав, как функционирует каждый нейрон из миллиардов нейронов мозга, мы ничего не узнаем о сознании. Потому что в нейронах сознания нет. Отдельный нейрон не мыслит, это просто клетка, биологическая фабрика по производству сложных молекул, которая должна еще и сама себя обслуживать, поддерживая собственную жизнедеятельность: есть, выделять и немножко выполнять внешнюю функцию, работая на организм. Сознание так не найдешь. Потому что сознание висит над нейронами. Мыслит вся совокупность нейронов, работающая как единое холистическое целое.
Пытаться понять природу сознания через изучение нейрофизиологических процессов – это все равно, что пытаться, ковыряясь в каловых массах, узнать вкус еды.
Поймать приборами сознание никогда не удастся. Потому что сознание – это не то, что мы ищем, а то, что ищет.
Оно – наш самый главный поисково-исследовательский прибор. Прибором под названием амперметр нельзя изучать амперметр, амперметром изучают силу тока. А барометром измеряют давление. А не барометр.
О несводимости сознания к физическим процессам и механизмам догадался еще великий Лейбниц в XVIII веке. Он придумал мысленный эксперимент, который так и называется теперь – «Мельница Лейбница» (Монадология, 1714). Представьте себе, сказал Лейбниц, огромную машину размером с ветряную мельницу, которая производит чувства, мысли и восприятие. Если мы откроем дверь и войдем в это сооружение, то не увидим ничего, кроме рычагов, шестерен, тяг и прочих движущихся частей, которые обеспечивают функционирование огромного механизма. Но ведь ни одна эта деревянная деталь или железная шестерня не будет представлять из себя сознание и никак не объяснит нам, что такое «красное». Восприятие не сводится к физическим механизмам! (На современном уровне мы могли бы представить мельницу Лейбница в виде суперкомпьютера, в котором греются микросхемы и конденсаторы, пересылая туда-сюда электрические токи. Но смысл от этого не изменится.)
Кстати, философского зомби, не имеющего сознания, представить себе не так уж сложно, если вспомнить, что большинство наших действий мы с вами выполняем без всякого участия сознания, на полном автомате, машинально: ходим, перевариваем, осуществляем прочие процессы метаболизма, плаваем, ведем автомобиль или велосипед, размышляя при этом о чем-то постороннем. Причем, автоматические навыки удаются нам лучше осознаваемых. Когда вы поскальзываетесь на гололеде, но не падаете, то почему вы не падаете? Что вас ловит? Почему мышцы успевают отработать так, чтобы предотвратить падение раньше, чем вы успеваете что-то сообразить?.. А это сработало ваше бессознательное, рептильный мозг, автоматически управляющий вашим движением. Если бы вы, как знаменитая сороконожка из сказки, начали думать о том, какую мышцу вам включить, чтобы сделать шаг, вы бы не смогли двигаться. Большинство ваших мелких мышц, включая гладкую мускулатуру сосудов, не поддаются или практически не поддаются сознательному контролю, не говоря уж о внутренних органах, которые в нашем сознании вообще не представлены. О том, что у человека есть печень, он узнает только на школьных уроках биологии. Потому что сознательное управление только помешало бы работе организменной автоматики, разбалансировав и разрушив тело.
Более того! Существует даже такое понятие как «бессознательное мышление». Это очень известный феномен. И, кстати говоря, тот же Менский им все время пользовался как приемом интеллектуальной деятельности. Прием этот очень известный, и вы про него наверняка слышали – благодаря именно этому феномену Менделеев открыл свою знаменитую таблицу. Он заключается в следующем: если долго работаешь над какой-то проблемой, а решение не находится, надо просто отвлечься на что-то постороннее, хоть на колку дров. И тогда решение вдруг приходит само как озарение, в психологии это называется ага-переживание или инсайт (не путать с инсайдом). Потому что мозг продолжает работать над проблемой, пережевывая и перемалывая ранее загруженную в него информацию, и вдруг находит решение, выдавая его в сознание как готовый ответ. А сознание в это время занято наблюдением за колкой дров или игрой в подкидного дурака. И на этом примере мы прекрасно видим, что мышление и сознание – разные вещи, не всегда совпадающие.
Вот еще один поразительный пример. Американский нейрофизиолог и врач Валейанур Рамачандран в своей книге «Рождение разума. Загадки нашего сознания» (2006) рассказывает об интересном неврологическом синдроме, приводя случай травматического повреждения зрительной коры мозга. В результате этого повреждения больной не видел все правое поле зрения, то есть то, что расположено справа от носа. Изучавший этого пациента невролог посветил лазерной указкой в невидимую больным сторону и попросил дотронуться до светящейся точки пальцем.