Освоение реальности. Современные подходы к изучению деятельности мозга.
Освоение реальности. Современные подходы к изучению деятельности мозга.
Согласно концепции Бома, окружающий нас мир структурирован аналогичным образом, на основе тех же общих принципов, так что каждая существующая вещь «вкладывается» в каждую из своих составных частей. Отправной точкой для рассуждений ученого было понятие «неразрывного единства» квантового мира, ярче всего проявляющееся в знаменитом парадоксе Эйнштейна-Подольского-Розена (ЭПР), когда «сцепленные» (entangled) частицы ведут себя строго взаимосогласованно, так что изменение состояния одной приводит к мгновенной перемене в другой, сколь далеко бы она ни находилась от первой. Размышляя над этой загадкой, противоречащей не только здравому смыслу, но и эйнштейновской теории относительности, налагающей жесткие ограничения на скорость распространения взаимодействий, Бом пришел к выводу, что элементарные частицы взаимодействуют на любом расстоянии не потому, что они обмениваются таинственными сигналами между собой, а потому, что их «разделенность» есть иллюзия. Иными словами, на каком-то более глубоком уровне реальности сцепленные частицы - это вовсе не отдельные объекты, а фактически продолжения чего-то более фундаментального и цельного.
Пояснить эту идею помогает следующая иллюстрация. Представим себе, говорит Бом, аквариум с рыбкой. Допустим, по какой-то причине мы не можем разглядывать эту систему непосредственно, а имеем лишь возможность смотреть в два телеэкрана на аквариум, снимаемый спереди и сбоку. Глядя на экраны, легко заключить, что две плавающие там рыбки - это отдельные объекты. Но присмотревшись можно выяснить, что между двумя рыбками на двух экранах существует какая-то отчетливая взаимосвязь. Если одна рыбка меняет положение, то одновременно приходит в движение и другая. Причем всегда оказывается, что если одну видно «анфас», то другую - непременно «в профиль». И если не знать, что снимается один и тот же аквариум, внимательный наблюдатель скорее заключит, что рыбки неведомым образом мгновенно сообщаются друг с другом, нежели припишет это случайности.
Экстраполируя концепцию на элементарные частицы, Бом заключил, что явно сверхсветовое взаимодействие между частицами свидетельствует о существовании более глубокого уровня реальности, скрытого от нас, имеющего более высокую размерность, нежели наша. А частицы мы видим раздельными по той причине, что способны наблюдать лишь часть действительности. Частицы - не отдельные «фрагменты», но грани, проекции более глубокого единства. И поскольку все в физической реальности содержится в этом «фантоме», вселенная сама по себе есть проекция, голограмма.
Согласно Дэвиду Бому, мир, каким мы его знаем, представляет собой только один аспект реальности, ее «явный» или «развернутый» порядок. Порождающей же его матрицей является «скрытый» (имплицитный) порядок, то есть, как правило, незримая для нас сфера, в которой время и пространство свернуты. Для понимания имплицитного порядка Бом счел нужным рассматривать и сознание как неотъемлемый компонент «холодвижения» (мира как голограммы в динамике), а потому включил в «развернутый» порядок и его. Таким образом, сознание и материя оказываются взаимосвязанными и взаимозависимыми, однако не имеющими причинных связей на «явном» уровне реальности. Они представляют собой вложенные друг в друга проекции более высокой реальности, которая не является ни материей, ни сознанием в чистом виде.
Теории Дэвида Бома были изложены им в ряде статей и в книге «Целостность и имплицитный порядок» (David Bohm, «Wholeness and the Implicate Order», 1980). В тех же 1980-х годах уровень развития техники наконец-то позволил экспериментально подтвердить парадоксальный феномен ЭПР, по иронии судьбы специально сформулированный в 1930-е годы Эйнштейном и его коллегами для демонстрации изъянов в построениях квантовой теории. Успешные эксперименты придали теории Бома солидности. Открытая примерно в те же годы Бенуа Мандельбротом фрактальная геометрия, описывающая упорядоченный хаос природы, также демонстрировала «голографический» принцип бесконечного вложения самоподобных структур друг в друга на основе весьма простых математических соотношений. Некоторый математический фундамент удалось заложить в свою теорию и Дэвиду Бому, однако необъятность задачи, преклонные годы и переключение интересов на вопросы соотношения физики и сознания помешали ученому перевести свою концепцию голографической вселенной из качественного состояния в количественное.
Независимо от Бома к идеям холономной парадигмы пришел в 1970-е годы нейрофизиолог из Стэнфордского университета Карл Прибрам, работающий в области исследований мозга. За несколько десятилетий экспериментальной работы в нейрохирургии и электрофизиологии Прибрам завоевал репутацию одного из ведущих специалистов в своей области. Главным же интересом его исследований была загадка памяти мозга, непостижимым образом хранящего и обрабатывающего воспоминания. Еще учитель Прибрама Карл Лешли в бесчисленных экспериментах на крысах продемонстрировал в 1920-е годы безуспешность попыток локализации памяти. Какой бы участок мозга крысы ни удалялся, не удавалось добиться исчезновения условных рефлексов, выработанных у животного до операции. Таким образом, Лешли открыл, что воспоминания хранятся во всех частях коры, а их интенсивность зависит от общего числа активных клеток. Когда же в 1960-е годы Карл Прибрам познакомился с принципами голографии, ему стало ясно, что найдено объяснение, которое так долго искали нейрофизиологи. Получалось, что память, подобно голограмме, содержится не в каких-то конкретных нейронах или группах нейронов, а в мозге целиком, формируясь как интерференционная картина нервных импульсов. Другими словами, Прибрам уверен, что мозг, по сути, является голограммой.
В многочисленных статьях и книге «Языки мозга» (Karl Pribram, «Languages of the Brain») ученый демонстрирует, что модель мозга, основанная на голографических принципах, может объяснить многие из кажущихся таинственными свойств мозга - огромный объем и дистрибутивность памяти, способность сенсорных систем к воображению, проекцию образов из области памяти, некоторые важные аспекты ассоциативного воспоминания. В процессе развития «холономной теории мозга» и выявления «Фурье-подобных» преобразований спектра сигналов в мозге Прибраму удалось сформировать несколько основополагающих, экспериментально обоснованных концепций, среди которых можно отметить такие:
• частотная фильтрация спектра сигнала клетками коры;
• связь между голограммой и преобразованием Фурье, раскладывающим сигнал любой сложности в ряд регулярных волн;
• что позволяет мозгу удивительно быстро находить корреляции между новыми данными и уже накопленной памятью.
Теория Карла Прибрама с воодушевлением воспринята многими энтузиастами «альтернативной» науки. Имеются интересные, подтверждающие концепцию исследования специалистов в области информатики, однако пока что холономную модель мозга ни в коей мере нельзя считать общепризнанной в области нейрофизиологии. Здесь экспериментаторы предпочитают накапливать данные независимо от какой-либо глобальной теории, а построение модели мозга/сознания оставляют будущим поколениям. По этой же причине неординарные работы Прибрама по сию пору обычно игнорируются авторами базовых учебников нейрофизиологии. Что, конечно, достойно сожаления, хотя и вполне объяснимо с точки зрения здорового научного консерватизма.
Отзвуки голограммы
Голографическая (холономная) модель реальности предоставляет чрезвычайно удобную концепцию для рациональной интерпретации или даже объяснения множества явлений из числа тех, что хоть и хорошо известны, но по сию пору не интегрированы в современную науку из-за своей «непонятности». Приведем лишь несколько примеров.
В отечественной биологии и биофизике накоплено гигантское количество экспериментальных результатов, свидетельствующих о «невидимых излучениях», постоянно испускаемых живой материей. Еще в 1920-е годы наш гистолог Александр Гурвич (1874-1954) открыл сверхслабое ультрафиолетовое излучение, не только испускаемое всеми клетками, но и стимулирующее их деление. Излучение получило название митогенетического, было подтверждено разными лабораториями в СССР и за рубежом, однако, вследствие совершенно непонятной физики происходящего, было забыто. Тот же Гурвич, кстати говоря, ввел в отечественную биологию и понятие морфогенетического поля - невидимой формообразующей структуры, направляющей развитие единственной клетки зародыша в сложнейший организм. Физика, химия и математика, напомним, по сию пору находятся лишь на подступах к решению непостижимой загадки морфогенеза, и концепция некоего морфогенетического поля непонятной природы остается, строго говоря, псевдонаучной теорией.
В 1960-70-е годы советские биологи получили множество интереснейших результатов, перекликающихся с открытием Гурвича. Так, Борис Тарусов из МГУ занимался исследованиями естественной люминесценции и особых форм «патологического» свечения биологических объектов с помощью высокочувствительных фотоумножителей - устройств, аналогичных по принципу работы армейским приборам ночного видения. В алма-атинском университете группа Виктора Инюшина изучала ультрафиолетовое излучение, испускаемое глазами человека и животных. Этот тонкий эффект удается фиксировать на фотопленке, чувствительной к ультрафиолетовым лучам, при использовании специальных светофильтров и устройств, экранирующих тепловое излучение. В Новосибирске В. Казначеевым, С. Шуриным и Л. Михайловой в середине 1960-х годов было проведено несколько тысяч экспериментов, не только строго подтвердивших давние результаты Гурвича, но и позволивших обнаружить иные, прежде неизвестные свойства «целостности» живой материи. Колония клеток с помощью кварцевой перегородки, пропускающей УФ-излучение, разделялась на две герметично изолированные части. Одну из частей убивали посредством смертельной дозы радиации, химических ядов или болезнетворных вирусов. При этом у родственной колонии в соседнем отсеке, не подвергавшемся смертоносному воздействию, каждый раз развивались те же симптомы поражения, что и в первой колонии. Поскольку изоляция частей проводилась очень тщательно, был сделан вывод, что неким образом клетки обмениваются информацией, закодированной в их ультрафиолетовом излучении.
Еще одна интереснейшая область в советской «пограничной» науке - метод высоковольтной фотографии, открытый еще в XIX веке, но наиболее глубоко и систематически исследованный в 1930-е годы супругами Семеном и Валентиной Кирлиан. Фотографируемый объект помещается вместе с фотопленкой между двумя пластинами электродов, на которые в течение короткого времени подается высокочастотный ток, вызывающий коронный разряд. Обычно метод упоминают в связи с тем, что он позволяет фиксировать переливающуюся разными цветами «ауру» вокруг живой материи, однако самое значительное открытие в этой области получило название «фантом листа». Суть его в том, что после удаления части листа растения нередко удается сфотографировать его корону, имеющую такую форму и структуру, будто лист по-прежнему цел. Это открытие уже давно навело исследователей на мысль, что излучение энергии вокруг листа образует нечто вроде голограммы, которая и играет роль того самого морфогенетического поля, организующего вещество.
Среди примечательных зарубежных исследований, накопивших богатейший экспериментальный материал, но не имеющих сколь-нибудь прочного теоретического фундамента, можно выделить так называемые осознанные сновидения, или lucid dreams. К настоящему времени разработана весьма эффективная методика, позволяющая практически любому человеку научиться «просыпаться во сне», то есть путешествовать в мире сновидений в полном сознании. По свидетельству людей, практикующих это занятие, ничто не может дать более четкого представления о параллельных реальностях, нежели максимально реалистичный опыт осознанных сновидений. Главная же особенность мира снов - это существенно большая пластичность окружающей действительности, отражающая более тесную связь и взаимодействие здешней материи с нашим сознанием. Косвенным же свидетельством голографической природы этого феномена может быть и хорошо известное изменение электрических ритмов мозга при переходе из бодрствующего состояния в состояние сна.
Органично привязывается голографическая модель вселенной и к исследованиям в области «околосмертного опыта». По свидетельствам многих людей, переживших клиническую смерть, им довелось испытывать выход сознания из тела и встречаться с обитателями параллельных реальностей. Понятно, что и здесь можно выстроить гипотезу о перенастройке сознания с частоты одной реальности на частоту другой… Однако подобные умопостроения уводят нас слишком далеко от нынешних научных представлений о мире, поэтому вернемся на твердую почву математически обоснованных теорий.
Голографический принцип
Физический мэйнстрим, по сути дела, проигнорировал голографическую модель вселенной Дэвида Бома. Начиная примерно с 1984 года основные надежды науки на финальную теорию великого объединения все больше связываются с теорией струн. [1] По степени абстрактности она чрезвычайно далека от повседневной жизни, однако способна предложить весьма элегантные математические соотношения, формально снимающие многие из противоречий и сулящие в конечном счете объединить квантовую теорию с гравитацией.
Впрочем многие ученые считают, что теория суперструн порождает столько же новых проблем, сколько решает старых. Если отодвинуть математический формализм, то фундаментальная логическая согласованность новых идей представляется весьма смутной. Природа сверхмалых структур микромира осталась ничуть не менее загадочной, чем прежде. Способность же новой теории к плодотворным предсказаниям за прошедшие годы проявилась, мягко говоря, более чем скромно… Такого рода аргументы при выборе нового поля исследований руководили, к примеру, известным голландским ученым-теоретиком Герардом ’т Хоофтом, знаменитым не только своей прикольной фамилией (читается «ut Hooft»), но и Нобелевской премией по физике за 1999 год.
По упомянутым выше причинам ’т Хоофт решил избрать иное направление исследований. Благодаря работе Стивена Хокинга в свое время стало известно, что вследствие эффектов квантового поля черным дырам (как и частицам) свойственно не только поглощение, но и излучение энергии (в российской науке эффект испарения черных дыр обсуждался задолго до публикации Хокинга, однако факт этот остался известен лишь соратникам Грибова и Зельдовича, поскольку за яростными спорами-семинарами до написания статьи дело так и не дошло). [2] Это открытие породило интереснейшие вопросы. Являются ли черные дыры элементарными частицами? Являются ли элементарные частицы черными дырами? Известные свойства черных дыр заставляют отнести их к объектам, фундаментально отличающимся от обычных форм материи, а нынешние теоретические концепции пока не способны сказать что-либо определенное о физических законах для этих объектов. Хотя бы по той причине, что современные теории в этом месте серьезно противоречат друг другу. Здесь отчетливо проглядывается парадокс, весьма похожий на тот, что столетие назад привел Макса Планка к пересмотру закона излучения абсолютно черного тела, а в конечном счете породил квантовую механику. Интуиция ученого подсказала ’т Хоофту, что изучение парадокса черных дыр может привести к чему-то столь же великому.
Особое внимание привлекал один из самых красивых результатов исследования термодинамики черных дыр, полученный в 1970-е годы Якобом Бекенштайном, ныне профессором Иерусалимского университета. Бекенштайн показал, что энтропия черной дыры пропорциональна площади ее горизонта. А в 1980-е годы, исследуя энтропию не только как меру потерянной энергии или хаотичности термодинамической системы, но и как меру информационной емкости, Бекенштайн пришел к выводу, что информация, необходимая для описания любого объекта, ограничена его внешней поверхностью.
В 1993-94 гг. Герард ’т Хоофт обратился к изучению физики черных дыр, сформулировал понятие гравитационных степеней свободы, а в процессе обсуждений новой концепции с коллегой из Стэнфорда Леонардом Зюсскиндом у ученого родилось и подобающее ей название - «голографический принцип».
Фундаментом для голографического принципа стали результаты Бекенштайна: вся информация, содержащаяся в некоторой области пространства, может быть представлена как некая «голограмма» - то есть теория, помещающаяся на границе этой области. Грубо говоря, абсолютно все, что содержится, скажем, в комнате, можно описать на стенах, полу и потолке этой комнаты.
Второе же базовое утверждение голографического принципа гласит, что теория на границе исследуемой области пространства должна содержать не более одной степени свободы на каждую зону Планка. Зоны Планка считаются элементарными «зернами» пространства нашей вселенной, длина каждой стороны такой зоны (так называемая длина Планка) равна примерно 10-33 сантиметра. Таким образом, согласно голографической теории, количество степеней свободы для некоторой ограниченной области пространства растет пропорционально площади поверхности, а не объему…
Если же перевести данную концепцию на обычный язык, окажется, что весь наш мир и мы сами - суть голограммы, «тень», проекция чего-то гораздо более грандиозного. И при этом имеем достаточно информации, чтобы получить об этом целом представление.
Поначалу идеи ’т Хоофта разделялись лишь небольшой группой единомышленников, «экстравагантными» методами изучавших квантовые черные дыры. Но затем, по мере развития теории струн и с появлением понятия мембран различной размерности, предоставивших инструментарий для изучения черных дыр, оказалось, что концепции голографического принципа чрезвычайно удобны и применимы к пространству-времени любой размерности. Никто не может объяснить, почему этот принцип работает, но идея «голограммы» постепенно становится одним из главных инструментов в поисках способа объединения гравитации и квантовой механики.
Три взгляда назад
Некоторые исследователи, уже не первое десятилетие ратующие за холономный подход к природе вселенной и человека, не устают указывать, что у данной концепции имеются исторические корни - в древних духовных учениях Востока, удивительных прозрениях мистиков Запада или, скажем, в «Монадологии» немецкого математика и философа Готфрида Вильгельма фон Лейбница. Так, в философии последнего все знание о целокупной Вселенной можно вывести из информации, относящейся к одной-единственной монаде.
Холистическому взгляду на вселенную в древнекитайской традиции учила и буддийская школа хуаянь. Есть история об одном из основателей школы, учителе Фа Цанге, обучавшем премудрости императрицу Ву. Однажды императрица, отчаявшись самостоятельно постичь тонкости учения, попросила Фа Цанга дать ей наглядную и простую демонстрацию всеобщей космической взаимозависимости. Тогда Фа Цанг подвесил горящий светильник к потолку комнаты, уставленной зеркалами, чтобы показать отношение Единого ко многому. Затем он поместил в центре комнаты маленький кристалл и показал Ву, как все окружающее отражается в кристалле, тем самым проиллюстрировав, каким образом в Предельной Реальности бесконечно малое содержит бесконечно большое, а бесконечно большое - бесконечно малое. Одновременно Фа Цанг подчеркнул, что данная статичная модель, к сожалению, не способна отразить вековечное, многомерное движение во Вселенной и беспрепятственное взаимопроникновение Времени и Вечности, включая прошлое, настоящее и будущее.
В древнеиндийской ведической традиции существует поэтический образ ожерелья главного бога Индры. Как записано в «Аватамсака-сутре»: «В небесах Индры есть, говорят, нить жемчуга, подобранная так, что если глянешь в одну жемчужину, то увидишь все остальные, отраженные в ней. И точно так же каждая вещь в мире не есть просто она сама, а заключает в себе все другие вещи и на самом деле есть все остальное».
В поэтическом облике царя богов Индры, «породившего солнце, небо и зарю», есть еще одна чрезвычайно важная деталь - все тело его покрыто глазами. Не является ли этот образ своеобразным подтверждением гипотезы физиков, что все частицы материи в конечном счете - черные дыры? Испускающие опорное излучение для голограмм всего сущего и одновременно впитывающие «глазами Индры» всю информацию о жизни нашего удивительного мира.
« ‹ 1 2