Квантовый мир. Невероятная теория в самом сердце мироздания - Элисон Джордж

После изнурительных вычислений времени когерентности различных молекул с фосфором в биологических средах Фишер публично заявил, что нашел кандидата в кубиты – это структура с фосфатом кальция, известная как молекула Познера, или кластер Познера. В 1975 году она была обнаружена в костной ткани, а также плавала около нее, когда искусственно созданную биологическую жидкость – то есть воду с добавлением биологических молекул и минеральных солей – подготавливали в лаборатории.

Измерив время когерентности для этих молекул, Фишер получил результат в колоссальные 105 секунд – целые сутки. Он также определил по крайней мере одну химическую реакцию в мозге, которая, по его мнению, будет производить запутанные, когерентные состояния ядерных спинов внутри молекулы Познера. Этот процесс также участвует в поглощении кальция и метаболизме жиров, который использует энзим под называнием «пирофосфатаза». Данный энзим разрушает структуру, состоящую из двух ионов фосфата, производя два отдельных иона. Теоретически ядерные спины по крайней мере в этих двух ионах должны быть квантово запутанными. Выпустите их в жидкость, окружающую клетки, и они смогут соединяться с ионами кальция, образуя молекулы Познера.

Если все выполнено верно, внеклеточная жидкость мозга может быть заполнена сложными кластерами высокозапутанных молекул Познера. Как только они попадают внутрь нейронов, эти молекулы могут начать менять характер сигнала и ответа клеток, начиная формировать мысли и воспоминания (см. рис. 6.3).

Рис. 6.3. Кластеры Познера, которые, как считается, имеются в мозге и содержат шесть атомов фосфора, спиновые состояния которых могут быть квантово-запутанными – возможно, именно они влияют на наше мышление и запоминание.

Фишер опубликовал подробности своего исследования в журнале «Анналы физики» в 2015 году. Существенная часть данных, признает он, еще не проходила должную проверку. Целью первого испытания будет выяснить, существуют ли молекулы в реальных внеклеточных жидкостях. Если да, то могут ли они быть запутанными? И это всего лишь один из множества спорных вопросов в этой области.

Пенроуз – что вполне предсказуемо – по-прежнему увлечен этой идеей. Однако ему все еще импонирует его гипотеза микротрубочек, а новое предположение кажется всего-навсего дополнением, допускающим долговременную память. С точки зрения Пенроуза, сознание связано с гравитацией, действующей на квантовые состояния и тем самым вызывающей их декогеренцию; микротрубочки гораздо тяжелее ядер, а значит, являются более вероятной причиной этого взаимодействия, говорит он.

Вопросы продолжают поступать. Может ли причиной потери памяти после удара по голове стать декогеренция, к которой он привел? Является ли ядерный спин условием, допускающим изменение состояния мозга трансчерепной магнитной стимуляцией, запускающей магнитное поле по мозгу?

При всей своей феноменальной точности квантовая теория в ее нынешнем виде остается далеко не полной. Она была создана главным образом для того, чтобы объяснить таинственные результаты опытов, но ее математические основания шатки и обрывочны. Есть ли способ сделать их монументальными или же нам все же придется снести это сооружение в пользу чего-то нового?

Квантовая теория – это наша наиболее фундаментальная физическая теория, имеющая на своем счету множество экспериментальных и практических успехов (см. главы 4 и 5). Однако многие замечают, как сильно возросло количество нерешенных проблем, что вынуждает воспринимать ее скорее как приблизительную схему реальности, чем нечто бÓльшее. Наиболее сложная из них поднимает вопрос масштабов, оставленный квантовой теорией открытым: где кончается квантовый мир и начинается классический? Благодаря новому поколению экспериментов, разрабатываемых сегодня, мы наконец-то обладаем достаточной чувствительностью, чтобы узнать ответ.