Текст книги "Невидимый мозг. Как мы связаны со Вселенной и что нас ждет после смерти"

2
Рецепт создания Вселенной

«Все люди от природы стремятся к знаниям», – утверждал Аристотель более 2000 лет назад. Благодаря этому естественному порыву человечество прошло через самые неожиданные приключения. Открытие ДНК, проект «Геном человека», первые шаги человека на Луне, создание и запуск Большого адронного коллайдера, отправка на Марс аппаратов Spirit, Opportunity и Curiosity – это лишь некоторые из самых ярких достижений человечества за последние годы.

В прошлом веке три могущественных инструмента позволили понять и овладеть огромной частью материального мира: классическая ньютоновская физика, квантовая механика Планка и теория относительности Эйнштейна. Именно благодаря им в 70-х годах XX века родилась новая модель, способная объяснить поведение Вселенной и ее основных структурных элементов.

Стандартная физическая модель

Стандартная физическая модель представляет собой математическую теорию о строении и функционировании нашего мира. Ее нельзя назвать полной, но это самое лучшее, что мы смогли придумать, чтобы объяснить реальность, в которой живем.

Для того чтобы разобраться в гипотезе, предложенной в этой книге, необходимо понять из чего состоит наша видимая Вселенная. Только когда мы узнаем, из чего создан человек, мы сможем сделать заключение о том, как устроен наш невидимый мозг и где он находится.

Согласно стандартной физической модели, основными элементами для создания мира являются: фундаментальные частицы, силы и взаимодействия, законы природы. Играя свойствами фундаментальных частиц и управляя силами природы и их взаимодействиями по своему желанию, мы можем создавать вселенные на собственный вкус. Какие-то из них будут пригодны для жизни, другие же останутся необитаемыми. Зная это, несложно вычислить основные структурные компоненты и минимум необходимых сил для сотворения мира, содержимое которого станет действовать по тем же законам, что и человеческий разум.

Фундаментальные частицы

Еще 2000 лет назад греческие философы Левкипп и Демокрит утверждали, что Вселенная складывается из крохотных неделимых частиц, которые они назвали атомами[53]53
  Нужно понимать, что атомизм Левкиппа и Демокрита является частью древнегреческой мысли и обладает не совсем тем значением, которое придает ему современная физика. – Прим. науч. ред.


[Закрыть]. Но это были лишь догадки. Ни тогда, ни сейчас невозможно заглянуть внутрь атома и рассмотреть его структуру и действующие в нем силы. Вот для чего ученым нужны модели – чтобы представить происходящее на таком микроскопическом уровне. Модели являются идеальными, а не реальными представлениями материальных атомов.

Первые прототипы, демонстрирующие устройство атомов, появляются в конце XIX – начале XX века. В 1897 году британский физик Д. Д. Томсон, сотрудник Тринити-колледжа в Кембридже, с помощью стеклянных колб и электрических разрядов показал выделение очень мелких частиц. Эти частицы, обладающие маленькой массой и отрицательным электрическим зарядом, он назвал электронами. Томсон представлял атом в виде положительно заряженной массивной сферы, внутри которой находятся отрицательно заряженные электроны. Выглядело это как «пудинг с изюмом».

Модель атома Томсона

Эксперименты, которые проводил Эрнест Резерфорд в 1911 году, привели к открытию протона. Его заряд положительный, а масса в 2000 раз больше массы электрона. Резерфорд предложил модель атома, похожую на миниатюрную Солнечную систему: в центре находится положительно заряженное ядро из протонов и других частиц (Солнце), а электроны с отрицательным зарядом вращаются вокруг него (как планеты).

Модель атома Резерфорда

Модель Резерфорда не смогла объяснить все свойства атома, и тогда физик Нильс Бор допустил, что электроны двигаются вокруг ядра из протонов только по стационарным круговым орбитам, которые он назвал уровнями энергии.

Модель атома Бора

Поскольку точное определение местоположения уровней энергии электронов внутри атома вызывало трудности, такие физики, как Гейзенберг, Шредингер и Дирак, выдвинули концепцию орбит. Орбитами можно назвать те области атома, где вероятность встретить электрон, вращающийся вокруг ядра, достигает максимума.

Современная модель атома

Оставшаяся масса атома приходится на нейтроны – частицы, открытые в 1932 году Джеймсом Чедвиком. Характерной особенностью нейтрона является значительный вес и отсутствие электрического заряда. В 1930 году был открыт мюон – частица, идентичная электрону, но в 200 раз тяжелее. В 1950-м обнаружили пятую частицу – нейтрино, – в изобилии присутствующую в космических лучах, прибывающих на Землю от Солнца.

Кварки

В 1964 году Гелл-Манн и Цвейг доказали, что протоны и нейтроны не являются самими маленькими составляющими атомного ядра. И те и другие включают в себя еще более мелкие частицы – кварки. Кварк не единообразен: он существует в шести вариациях, называемых ароматами. Под ароматом понимают качества или физические свойства, которые позволяют нам различить шесть типов кварков: верхний, нижний, странный, очарованный, истинный и красивый. В свою очередь каждая из упомянутых разновидностей существует в трех разных цветах, также обозначающих физические свойства.

Типы кваркова = верхний, b = нижний, e = очарованный, x = странный, c = истинный, f = красивый Частицы с чертой сверху соотносятся с античастицами.

Учитывая ароматы и цвета, в целом получается 18 разновидностей кварков. Более того, каждому кварку соответствует своя античастица, таким образом, их всего 36. Важно помнить, что лишь две из этого количества частиц принимали участие в создании материального мира: верхний (up) и нижний (down) кварк. Протон состоит из двух up-кварков и одного down-кварка; нейтрон – из двух down-кварков и одного up-кварка.

Протон Нейтрон

Электрон – это частица, которая двигается по орбите вокруг атомного ядра. В соответствии с этой моделью она является фундаментальной (не имеющей составных частей).

Струны

В последние годы появилась новая модель, утверждающая, что мельчайшие компоненты материи – фундаментальные частицы – в действительности не точечные и не компактные, какими мы их всегда считали. Если бы оказалось возможным в достаточной степени увеличить кварк с помощью супермикроскопа, то выяснилось бы, что частица, которую представляли твердой как камень, – лишь плод нашего воображения.

На самом деле в таком крошечном масштабе мы разглядели бы одномерное волокно энергии, вибрирующее, как струна скрипки.

Именно это одномерное волокно энергии, вибрирующее на разных скоростях, и выглядит как нечто твердое и массивное, если рассматривать в другом разрешении. На уровне размера атома струны трансформируются в массивные и конкретные фундаментальные частицы, уже нам знакомые: кварки и электроны.

На приведенном ниже рисунке представлена модель базовой структуры материи – от макроуровня (в виде капли воды) до микроуровней (выраженных кварками):

Структура материи

Вселенная из битов

Существует ли нечто более фундаментальное, чем струны? Некоторые, в том числе и автор этой книги, считают, что в самой основе мира лежат биты информации. Марио Бунге называет это цифровой метафизикой. Биты информации являются базовыми составляющими Вселенной. А уже из них программы, заложенные в законах природы, разворачивают информацию в пространственно-временной континуум, который и содержит физическую реальность. Другими словами, наша Вселенная – это гигантский квантовый компьютер.

Если расположить по размеру – от бесконечно малого до бесконечно большого, – то последовательность будет такая:

Свойства частиц

Точно так же как мы, люди, обладаем разными волосами, цветом глаз и кожи, наряду со многими другими отличительными чертами, так и фундаментальные частицы имеют свойства, которые делают их уникальными. Такими характеристиками являются: масса, заряд и спин.

Масса

Масса в физике – это величина, определяющая инерционные свойства, то есть возможность тела сопротивляться изменению скорости под воздействием силы.

Заряд

Заряд – это характеристика частиц, позволяющая им определенным образом вступать в электромагнитные взаимодействия.

Спин

Спин – это тип углового момента, или вид вращательного движения. Очень трудно дать определение этой характеристике. Нелегко представить себе объекты и их состояния, когда речь идет о размерах атомного ядра, но мы попытаемся. Вообразите частицу, вращающуюся вокруг своей собственной оси. В нашей привычной реальности мне придется повернуться на 360°, чтобы снова оказаться лицом к лицу с наблюдателем, находящимся в нескольких метрах от меня. Спин подсказывает нам, какой вид принимает частица, когда мы смотрим на нее с разных сторон. Например, частица со спином, равным нулю, выглядит одинаково со всех сторон. Можно сравнить ее с шаром, имеющим гладкую поверхность: вы увидите одно и то же, под каким бы углом его ни разглядывали.

Частица со спином, равным 1, уже не выглядит одинаково из разных положений. Лишь когда мы повернем ее на 360°, перед нами предстанет исходный вид.

Пример: лицо человека

Частицу со спином, равным 2, придется повернуть на 180°, чтобы вид стал прежним.

Самое невероятное, что иногда частице необходимо совершить два с половиной оборота вокруг своей оси, чтобы вернуть прежний вид. Для таких частиц спин принято считать равным 1/2.

Известные нам частицы можно разделить на две большие категории: фундаментальные частицы, обладающие спином 1/2, которые невозможно увидеть в материальном мире; частицы, которые выступают в роли посредников в силах и взаимодействиях, обладающие спинами, равными 0, 1 и 2.

Примечание: человек должен повернуться два с половиной раза, чтобы наблюдатель снова увидел его лицо.

Значения величин, в которых измеряются характеристики частиц – заряд, масса и спин, – могут отличаться. По этой причине на сегодняшний день насчитывают сотни разных фундаментальных частиц. Частицы, обладающие другими свойствами, могли бы породить иные реальности, вовсе не похожие на знакомую нам физическую действительность. Эту мысль хотел бы донести автор в этой книге.

Силы и взаимодействия

Силы позволяют частицам взаимодействовать. Таким образом, отталкиваясь от самых простых составных компонентов, природа создает сложный, богатый и разнообразный мир из атомов и молекул, элементов и субстанций. Этими природными силами являются: сильные (ядерные) взаимодействия, слабые взаимодействия, электромагнитные и гравитационные силы.

Сильное ядерное взаимодействие удерживает кварки внутри протонов и нейтронов, а сами протоны и нейтроны – внутри атомного ядра. Слабое взаимодействие ответственно за радиоактивный распад. Электромагнетизм порождает свет и электричество (а также делает возможным существование атомов и химических связей). Гравитация – это сила, с которой предметы притягиваются друг к другу. Наличие в природе именно этого взаимодействия позволяет группировать и объединять материю для создания планет, звезд и галактик.

Существует лишь одна реальность, которая выражается в разных сферах – это сознание.

Перечисленные природные силы используют посредников. Например, глюоны являются частицами-посредниками в сильных ядерных взаимодействиях, а бозоны – в слабых; фотоны участвуют в электромагнетизме, а гипотетические гравитоны – в гравитации. Что говорит теория струн об этих частицах-посредниках? В точности то же самое. Каждая из них является струной, генерирующей собственную модель вибрации.

Нам не обязательно профессионально углубляться в физику, важно лишь знать, что свойства частиц, наряду с разными природными силами, будут определять то, как себя поведет будущая вселенная и позволит ли она появиться жизни в своих пределах.

Законы природы

В физической вселенной правят единые принципы, объясняющие события и процессы, что происходят в этом конкретном мире. Существуют сотни законов, которые действуют, начиная с самых крохотных масштабов, определяемых постоянной Планка, захватывая субатомный уровень, затем атомный, молекулярный и биологический, пока не будет достигнут бесконечно огромный – макрокосмос. На шкале Планка разные законы природы сливаются в единый закон, являющийся их очагом. В процессе увеличения шкалы он меняется и дает происхождение неисчислимому множеству природных закономерностей, которые управляют физической вселенной. Они появляются по мере того, как природа разворачивает свое создание.

Поведение Вселенной

Можно сделать вывод, что свойства фундаментальных частиц, природа сил и взаимодействий и законы мира объясняют, почему объекты, расположенные в этой конкретной области Вселенной, ведут себя тем или иным образом. Теория космического ландшафта, которую я обрисую в одной из следующих глав, допускает множество возможных сценариев, поскольку частицы и их свойства, силы и взаимодействия, законы природы, согласно самим их принципам, не являются единственными в своем роде. Они зависят от места и среды. Таким образом, наша физическая Вселенная – всего лишь одна из тысяч возможных. Это подводит нас к самой чарующей гипотезе современной космологии.

Мультивселенная

В сфере физики недавно возникла оригинальная концепция Мультивселенной. В соответствии с этой новой моделью Вселенная, в которой мы обитаем, является лишь одним из возможных вариантов. Многие из физиков считают, что наша Вселенная взяла начало из крохотного фрагмента пространства-времени, размер которого примерно равен одной миллиардной части протона. Появившись из небытия, эта часть продемонстрировала экспоненциальный рост, который космологи назвали инфляционной моделью. Таким было рождение нашего мира. Это событие апокалипсического уровня. С того мгновения наша Вселенная развивалась и эволюционировала, пока не приняла вид, который имеет сегодня: громадное скопление миллионов и миллионов тысяч галактик, каждая из которых состоит из аналогичного количества звезд. Сотни тысяч миллионов солнечных систем перемещаются в этой колоссальной безграничности. Весьма вероятно, что на многих из их планет, расположенных в границах системы, пригодной для существования, кипит жизнь.

Сознание порождает физическую реальность.

Было ли это единичным событием? Различные космологические модели предполагают, что разные фрагменты пространства-времени могли появиться в разное время и расти схожим с нашей Вселенной образом, превратившись в конечном итоге в другие миры. В чем разница? Каждая из этих вселенных могла эволюционировать в своей собственной уникальной манере. Частицы, силы и взаимодействия, законы природы будут обладать отличительными особенностями. В этих мирах космологические константы, скорее всего, не будут совпадать. Некоторые из них способны дать приют живым существам, другие останутся совершенно безжизненными. Эта совокупность созданных вселенных и тех, что находятся в процессе зарождения, и называется учеными Мультивселенной. В научной фантастике они известны как параллельные миры и, судя по всему, не являются всего лишь продуктом чистого воображения.

Физические вселенные и вселенные разума

Все это помогает понять, что мы имеем в виду, говоря о физической вселенной и о вселенной разума. Поскольку сознание является необходимой основой для того, чтобы воспринимать обе эти вселенные, можно утверждать, это те миры, которые существуют в сознании и разворачиваются в нем. Помните, о чем я вам говорил в предыдущих главах: сознание порождает физическую реальность.

Физический мир и мир разума не могут существовать отдельно. Есть лишь одна реальность, которая выражается в разных сферах, – это сознание. Каждая сфера обладает собственным набором фундаментальных частиц, сил и законов природы, которые делают ее уникальной. Наша физическая Вселенная отличается одной совокупностью компонентов, в то время как наша Вселенная разума имеет другой набор составных частей. Именно по этой причине они выглядят как два типа реальностей, до сих пор непримиримых. Сознание, которое воспринимает обе вселенные, одно и то же, так же как и информация, циркулирующая по ним обеим. Информация, находящаяся снаружи, та же самая, что и внутри. Меняется лишь ее поведение. Этот секрет скрывается в моделях вроде дуалистической и лежит за суждениями Декарта о мыслящей и протяженной субстанции, пусть даже он не смог в свое время их объяснить, поскольку не знал о подходящих для этого элементах. Я вижу здесь ключ к пониманию дуализма как философской модели. Впоследствии ученые-физики и специалисты по кибернетике и вычислительным наукам попытаются определить набор элементарных частиц, благодаря которым информация удерживается разумом и другими, более тонкими, уровнями, известными нам как духовные реальности. То, каким образом эти две сферы взаимодействуют, а также то, как информация перемещается по этим разным областям физической природы (возможно, посредством какой-то неизвестной версии квантовой связи), является предметом изучения физики будущего.

РЕЗЮМЕ

В соответствии со стандартной физической моделью материальная вселенная состоит из трех основных базовых компонентов: верхнего кварка, нижнего кварка и электрона. Эти три составляющие взаимодействуют благодаря четырем природным силам: сильному ядерному взаимодействию, слабому взаимодействию, электромагнетизму и гравитации.

Из трех основных компонентов, а также природных сил, позволяющих коммуникацию между ними, создаются более сложные частицы, такие как атомы, молекулы и химические элементы периодической таблицы Менделеева. Из них возникает действительность, которую мы воспринимаем, и характер ее поведения. Однако существуют еще сотни фундаментальных компонентов, не считая тех, что пока не открыты. Так стоит ли считать эту модель единственно верной и совершенно обоснованной?

Ведь есть вероятность, что эволюция нашей Вселенной следовала разными путями, порождая параллельные реальности с другим набором базовых компонентов, подверженных действию неизвестных нам законов природы и совершенно не похожих на наши механизмы.

Чтобы это случилось, достаточно лишь изменить свойства частиц. С точки зрения вычислительной науки – изменить цифры. Это не составляет никакого труда для столь совершенного квантового компьютера, каким является Вселенная, в которой мы обитаем. Фундаментальные частицы с другими свойствами и неизвестные нам силы природы создали бы альтернативную среду, имеющую свое уникальное поведение.

3
Одного мозга недостаточно

Современная наука утверждает, что разум и сознание являются продуктом деятельности мозга. К такому выводу пришло большинство ученых после рождения нейронной доктрины в конце XIX века. Это мнение не изменилось и в свете последних открытий, касающихся нейромедиаторов, мембранных рецепторов и техник отображения внутренней структуры тела.

Вклад, который внесли вычислительные науки и теория информации, без сомнения, представляет собой впечатляющее дополнение. Возникнув в середине XX века из смелых идей Джона фон Неймана, Алана Тьюринга и Клода Шеннона[54]54
  Отцы теории информации и вычислительных наук.


[Закрыть], эти научные дисциплины прибегли к аналогии с ЭВМ для того, чтобы попытаться объяснить, как функционирует разум. Мозг, согласно этой модели, является разновидностью очень сложного компьютера, а разум представляет собой программы, используемые этой биологической машиной для восприятия и обработки проживаемой реальности.

Однако понять механизм действия разума не так легко, как может показаться. Мы считали, что нейронная доктрина, вычислительные науки и теория информации способны постичь практически все. И тут появилась новая идея, учитывающая поведение нашей биологической системы. Эта модель, базирующаяся на способе, которым наш мозг обрабатывает информацию, ознаменовала грандиозный прорыв. Оказывается, огромное значение имеет архитектура нейронных сетей и то, как соединяются их функциональные единицы – нейроны.

Несмотря на то, что было приложено огромное количество усилий, многие аспекты так и остались необъяснимыми. Именно тогда на сцену вышли мыслители, предложившие еще более смелые, революционные подходы. Карл Прибрам, специалист по неврологии из Стэнфордского университета, и знаменитый физик Дэвид Бом из Лондонского университета выдвинули гипотезу голографического принципа работы мозга. Согласно этой модели «наш мозг математически конструирует объективную реальность путем обработки частот, пришедших из другого измерения – более глубокого порядка существования, находящегося за пределами пространства и времени. Мозг – это голограмма, свернутая в голографической вселенной»[55]55
  Уилбер К., Бом Д., Прибрам К., Фергюсон М., Капра Ф., Вебер Р. Голографическая парадигма. – Барселона: Kayrós, 1987. C. 13.


[Закрыть].

Во второй половине XX века Роджер Пенроуз[56]56
  Пенроуз Р. Тени разума. В поисках науки о сознании. М.: Институт компьютерных исследований, 2005. Тот же автор: Новый ум короля. О компьютерах, мышлении и законах физики. М.: Едиториал УРСС; ЛКИ, 2015.


[Закрыть] и Стюарт Хамерофф предположили наличие квантовых процессов в мозге. Разум, помимо того, что использует классические методы вычислений, возможно, прибегает к другим способам обработки информации, которые не подчиняются законам традиционной физики. Если следовать их рассуждениям, для обработки поступающей информации мозг задействует как классические, так и квантовые формы[57]57
  Стоит отметить, что теория Пенроуза—Хамероффа не имеет под собой никаких значимых подтверждений и подвергается довольно серьезной критике со стороны научного сообщества, в частности от Стивена Хокинга. Эта концепция носит физикалистский характер и не решает трудную проблему сознания, то есть не объясняет существование субъективной реальности и не описывает ее свойства. – Прим. науч. ред.


[Закрыть].

Другие ученые, например Амит Госвами и Генри Стапп, считают, что такие вопросы, как свободная воля, роль наблюдателя в создании физической реальности и загадочная природа сознания, могли бы изучаться с бо́льшим успехом, если бы мы использовали инструменты и подходы, которые за последние 50 лет нам подарила физика элементарных частиц.

В начале XXI века сознание стало центром внимания двух прославленных исследователей. Джонджо Макфадден[58]58
  J. McFadden. Synchcronous Firing and Its Influence on the Brains Electromagnetic Field. Evidence for an Electromagnetic Field Theory of Consciousness. Journal of Consciusness Studies, 9. 2002. №. 4. P. 23–50; The Conscious Electromagnetic Information (Cemi) Field Theory. The Hard Problem Made Easy? // Journal of Consciousness Studies, 9. 2002. № 8. P. 45–60.


[Закрыть], профессор молекулярной генетики в Университете Суррея, Англия, и Сьюзен Покетт[59]59
  Susan Pockett. The Nature of Consciousness. A Hypothesis. iUniverse.com. 2000.


[Закрыть], стипендиант-исследователь кафедры психологии из Окленда в Новой Зеландии, разработали теорию о том, что сознание берет свое начало в электромагнитном поле мозга. Это поле, возникшее вследствие электрической деятельности сотен миллиардов нейронов, служит, как утверждают авторы, физической основой сознания.

Та деятельность, которая началась в конце XIX века как изучение соединений и связей и опиралась лишь на данные, полученные с помощью оптического микроскопа, превратилась в нечто очень сложное, включающее в себя вычисления, информацию, нейронные сети, поля и механизмы как классических, так и квантовых методов обработки информации.

Подводя итог, разные подходы, которые мы кратко осветили, можно свести в следующую таблицу: