ременно{243}.
Но это растения. Попытка извлечь свободу воли из электронов в мозге тут же сталкивается с проблемой – могут ли квантовые эффекты разрастись и преумножиться так, чтобы повлиять на гигантские объекты, например на молекулу или нейрон, или даже моральные убеждения человека? Почти все, кто размышляют на эту тему, приходят к выводу, что такого случиться не может – потому что, как мы скоро узнаем, квантовые эффекты размываются и гасят друг друга – волны суперпозиции «декогерируют». Об этом хорошо сказано в заглавии книги физика Дэвида Линдли «Куда исчезает странность? Почему квантовая механика странная, но не такая странная, как вы думаете» (Where Does the Weirdness Go? Why Quantum Mechanics Is Strange, but Not as Strange as You Think, Basic Books, 1996).
Тем не менее люди, связывающие квантовую неопределенность со свободой воли, утверждают обратное. Они стремятся показать, что квантовым эффектам подвержены все аспекты функционирования нейронов. Одну из теоретических возможностей рассматривает Питер Цзе; он сосредоточивает внимание на нейромедиаторе глутамате: для работы одного из рецепторов глутамата необходимо, чтобы атом магния выскочил из ионного канала, который он блокирует. По мнению Цзе, местоположение магния может меняться без всякой предшествующей причины – в силу недетерминированной квантовой случайности. И, как он считает, эти эффекты разрастаются все дальше: «Фактически мозг эволюционировал, чтобы усиливать случайность квантового мира… вплоть до уровня случайности времени нейронных спайков» (курсив мой. – Р. С.), то есть вплоть до неопределенности на уровне целых нейронов. А затем они разрастаются еще дальше, распространяясь на нейронные цепи и так далее{244}.
Другие поборники этой идеи тоже сосредоточились на квантовых эффектах, возникающих на уровне ионных каналов, что отражено в заглавии книги «Шанс в нейробиологии: от ионных каналов к вопросу свободы воли»[212]. Психиатр Джеффри Шварц из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе считает уровень отдельных ионных каналов и ионов законной добычей квантовых эффектов: «Предельно малая величина устьев ионных каналов имеет самые далеко идущие последствия в том, что касается квантовой механики». Биофизик Алипаша Вазири из Университета Рокфеллера изучает роль «неклассической» физики в определении типа ионов, проходящих через тот или иной канал{245}.
По мнению анестезиолога Стюарта Хамероффа и физика Роджера Пенроуза, сознание и свобода воли рождаются в другой части нейрона, а именно в микротрубочках. Если вкратце, нейроны посылают свои аксоны и дендриты в самые дальние уголки мозга. Следовательно, внутри этих отростков должна присутствовать некая транспортная система, позволяющая, например, доставлять строительные материалы для новых копий нейромедиатора или рецепторов к нему. Для этого в аксонах и дендритах присутствуют пучки транспортных трубочек – микротрубочек (они упоминались в главе 7). Несмотря на некоторые свидетельства того, что эта транспортная система может быть информационной, сами микротрубочки больше всего напоминают трубы пневмопочты, которой оборудовали офисные здания в начале ХХ в., чтобы сотрудник бухгалтерии мог отправить записку в специальном цилиндре на этаж ниже, в отдел маркетинга. Хамерофф и Пенроуз (в работах с заглавиями вроде «Как квантовая биология может спасти осознанную свободу воли») сосредоточили свое внимание на микротрубочках. Почему? Как они считают, плотно упакованные, довольно стабильные, параллельные микротрубочки идеально подходят для того, чтобы между ними возникали эффекты квантовой запутанности, а отсюда уже рукой подать до свободы воли. Мне пришло в голову, что это сродни идее, будто знания, которые хранятся в библиотеке, содержатся не в книгах, а в тележках, в которых эти книги развозят{246}.
Идеи Хамероффа и Пенроуза приобрели особую популярность среди апологетов квантовой свободы воли, и, несомненно, не в последнюю очередь потому, что Пенроуз получил Нобелевскую премию по физике за работу о черных дырах, а в 1989 г. написал бестселлер «Новый ум короля. О компьютерах, мышлении и законах физики» (Oxford University Press). Однако, несмотря на всю силу авторитета Пенроуза, нейроученые, физики, математики и философы в пух и прах разгромили его идеи. Физик из Массачусетского технологического института Макс Тегмарк показал, что период действия квантовых состояний в микротрубочках во много-много раз короче биологически значимого; чтобы проиллюстрировать несоответствие масштабов, можно сказать, что Хамерофф и Пенроуз предполагают, будто на движение ледника на временном промежутке в 100 лет может существенно повлиять спорадическое чихание жителей соседней деревни. Другие критики отмечают, что модель Хамероффа и Пенроуза опирается на представление, будто молекула белка, из которого в основном состоят микротрубочки, имеет конформацию, в действительности ей не свойственную, будто во взрослом мозге присутствуют типы межклеточной связи, которых там не бывает, и будто органоиды в нейронах находятся там, где их на самом деле нет{247}.
Но шутки в сторону: могут ли квантовые эффекты и в самом деле разрастись так, чтобы повлиять на поведение? Неопределенность, которая высвобождает магний из одного глутаматного рецептора, не так уж сильно повышает возбуждение в синапсе. И даже сильного возбуждения одного синапса недостаточно, чтобы вызвать потенциал действия в нейроне. А потенциала действия в одном нейроне недостаточно, чтобы сигнал распространился по сети нейронов. Давайте подкрепим эти факты цифрами. В дендрите одного глутаматергического синапса имеется около 200 глутаматных рецепторов, и не забывайте, что мы рассматриваем квантовые события в одном рецепторе за один раз. У нейрона, по самым скромным оценкам, от 10 000 до 50 000 таких синапсов. Если взять какую-нибудь область мозга наугад, скажем гиппокамп, то в нем насчитывается около 10 млн нейронов. Это от 20 до 100 трлн глутаматных рецепторов (20 × 10 000 × 10 000 000 = 20 трлн, а 200 × 50 000 × 10 000 000 = 100 трлн)[213]. Вполне возможно, что событие, не имеющее предшествующей детерминированной причины, изменит работу одного глутаматного рецептора. Но насколько вероятно, чтобы подобные квантовые события произошли в одно и то же время и сработали в одном направлении (то есть в сторону повышения или понижения активности рецептора) в таком количестве из этих 20–100 трлн рецепторов, чтобы вызвать реальное нейробиологическое событие, у которого не было бы никакой предшествующей детерминированной причины?{248}
А теперь поговорим о цифрах в приложении к тем якобы продуцирующим сознание микротрубочкам, опять же, в гиппокампе: их основной строительный элемент, белок тубулин, состоит из 445 аминокислот, а каждая аминокислота обычно состоит из примерно 20 атомов. Таким образом, в каждой молекуле тубулина содержится около 9000 атомов. Каждый сегмент микротрубочки состоит из 13 молекул тубулина. Каждый сегмент аксона содержит около 100 пучков микротрубочек, каждый аксон каждого из 10 млн нейронов гиппокампа формирует от 10 000 до 50 000 синапсов с другими нейронами. Опять эти нули.
В этом и заключается проблема масштабирования при переходе от квантовой неопределенности на субатомном уровне к мозгу, осуществляющему поведение, – нужно, чтобы невероятно большое количество таких случайных событий происходило в одном и том же месте, в одно и то же время, в одном и том же направлении. Однако большинство экспертов приходят к выводу, что любое квантовое событие, вероятнее всего, потеряется в шуме огромного количества других квантовых событий, случившихся в другое время и в другом направлении. Мозг не только «шумный», он еще и «теплый», и «влажный», а в такой кашеобразной среде квантовые эффекты не сохраняются. Как резюмировал один философ, «закон больших чисел в сочетании с огромным количеством квантовых событий, происходящих в любом объекте макроуровня, убеждает нас в том, что эффекты случайных флуктуаций квантового уровня на макроуровне полностью предсказуемы, подобно тому, как предсказуема прибыль казино, даже если она основана на миллионах "чисто случайных" событий». Физик начала ХХ в. Пауль Эренфест в теореме, носящей его имя, описал, как по мере добавления все большего числа элементов неклассическая физика квантовой механики превращается в старомодную предсказуемую классическую физику[214]. Перефразируя Линдли, вот почему исчезает странность{249}.
Итак, один глутаматный рецептор – это еще не философия морали. В ответ на это возражение апологеты квантовой свободы воли заявляют, что различные свойства неклассической физики способны координировать квантовые события во всех составляющих нервной системы (а некоторые полагают, что квантовая неопределенность сначала разбухает до уровня, на котором встречается с хаотичностью, и только потом распространяется на поведение). Экклс считал, что квантовое туннелирование через синапсы позволяет объединять сети нейронов общим квантовым состоянием (и заметьте: в этой и в подобных идеях подразумевается, что запутывание происходит не только между двумя частицами, но и между целыми нейронами). Для Шварца квантовая суперпозиция означает, что одиночный ион, проходящий через канал, на самом деле не является одиночным. Вместо этого он представляет собой «квантовое облако вероятностей, ассоциированных с ионом [кальция], которое рассеивается по все большей площади по мере удаления от крошечного канала к целевой области, где ион будет поглощен целиком или не будет поглощен вовсе». Другими словами, благодаря корпускулярно-волновому дуализму каждый ион может оказывать скоординированное воздействие кругом и всюду. И, продолжает Шварц, этот процесс распространяется все шире, пока не охватит весь мозг: «Фактически из-за неопределенности времени и места то, что порождается физическими процессами в мозге, будет не единым дискретным набором непересекающихся физических вероятностей, но, скорее, огромным