|
|
В.А. Шашлов
Сознание работает по принципу квантового компьютера. Кубиты образуются в липидных слоях миелиновых оболочек нейронов и имеют гиперзвуковую природу. Образы сознания хранятся в виде точек гильбертово-проективного пространства, соответствующих состояниям регистра квантового компьютера мозга.
Цель работы
Целью работы является предложить принципиально новый механизм сознания, введя в рассмотрение не исследованные ранее мозговые структуры и процессы.
Содержание работы
Первые 2 раздела посвящены описанию возможных механизмов формирования кубитов в липидных и водных слоях миелиновых оболочек аксонов.
В третьем разделе изложен алгоритм работы квантового компьютера мозга и участие в этом процессе Субстанции в форме гильбертово-проективного пространства.
Постановка проблемы
В Новое время проблема взаимосвязи сознания и материи поставлена Р. Декартом. Декарт задался вопросом: «Как связано сознание с мозгом?» и высказал гипотезу, что сознание, как и материя, представляет собой самостоятельную Субстанцию.
За прошедшие 400 лет нейрофизиологи исследовали мозг «вдоль и поперек», описав самые глубинные структуры мозга, однако, так и не обнаружили физико-химические процессы, которые порождают или «улавливают» сознание.
Остаются открытыми, по крайней мере, следующие 5 вопросов:
1. действительно ли сознание работает как квантовый компьютер?
2. в каких структурах мозга формируются кубиты?
3. какова физическая природа кубитов мозга?
4. где происходит хранение образов сознания?
5. как происходит воспроизведение образов сознания?
В данной работе автор предпринимает попытку, используя аппарат теоретической и радиофизики, получить ответы на поставленные вопросы.
I. Кольцевые кубиты в липидных слоях миелиновых оболочек
Миелиновые оболочки образованы липидными слоями цилиндрической формы. Соседние липидные слои ориентированы навстречу друг другу, т.е. направлены друг к другу либо своими полярными головками, либо неполярными хвостами.
В результате, миелиновые оболочки представляют собой чередующиеся двойные слои полярных головок и неполярных хвостов, толщины которых относятся как 1 : 9. Толщина одинарного липидного слоя имеет величину d ~ 0,75*10-6 см, поэтому толщина двойного слоя неполярных хвостов составляет dх ~ 2*0,9*d ~ 1,35*10-6 см. Данный слой способен служить волноводом для волн длиной λ ≤ 2dх ~ 2,7*10-6 см и частотой ν ~ v/λ ≥ 3,7*1010 гц, здесь v ~ 105 см/сек – скорость акустических волн.
Примечание. Наличие волноводных свойств объясняется тем, что скорость акустических волн в слое неполярных хвостов меньше, чем в слое полярных головок.
Поскольку волноводный слой имеет форму цилиндра, он является кольцевым резонатором, в котором существует 2 типа резонансов: резонансы стоячих волн и резонансы бегущих волн, которые обозначим |0> (стоячая мода) и |1> (бегущая мода).
Данные состояния легко отличить друг от друга: у стоячей моды вдоль средней длины кольцевого резонатора укладывается полуцелое число длин волн, а у бегущей моды – целое число. Другими словами, у стоячей моды вдоль средней линии резонатора располагается нечетное число пучностей, а у бегущей волны – четное.
Примечание. Еще один способ различить моды – измерить разницу давлений, которые они оказывают на окружающий слой полярных головок: этот слой обладает сильным пьезоэлектрическим эффектом, и измерить такое различие вполне возможно.
Будем предполагать, что в процессе эволюции миелиновая сеть мозга научилась делать указанное различие между стоячими и бегущими кольцевыми модами.
Наряду с двумя типами резонансных мод, в кольцевых резонаторах имеется бесконечное множество промежуточных кольцевых мод (КМ). Все эти моды можно представить в виде суперпозиции 2-х крайних состояний: КМ = α*|0> + β*|1>, где α, β – коэффициенты, удовлетворяющие условию нормировки α2 + β2 = 1.
В отличие от «чисто» стоячих и «чисто» бегущих мод, миелиновая сеть не умеет различать промежуточные моды (для этого нужна специальная измерительная линия).
Поэтому измерение значения |0> не означает, что с вероятностью 100% измерена стоячая мода: это означает, что с вероятностью α2 измерена промежуточная мода КМ = α*|0> + β*|1>.
Аналогично, измерение значения |1> означает, что с вероятностью β2 измерена та же самая кольцевая мода КМ = α*|0> + β*|1>.
Точно такими же свойствами облает множество состояний 2-х уровневой квантовой системы, на основании чего можно сделать вывод, что совокупности всех кольцевых мод в слоях неполярных хвостов миелиновых оболочек аксонов также могут быть использованы в качестве кубитов.
Осталось ответить на главный вопрос: «Откуда в слое неполярных хвостов берутся когерентные гиперзвуковые волны, которые необходимы для образования кольцевых мод?». Ответ был дан автором 30 лет назад [1].
В общих чертах, ответ сводится к следующему. В перехватах Ранвье, которые разделяют аксоны на отрезки длиной s ~ 1 мм, реализуется акустический лазерный эффект, за счет которого происходит генерация когерентных гиперзвуковых волн: эти волны образуют кольцевые моды в соседних отрезках миелиновой оболочки.
II. Кубиты в 2-молекулярных слоях Н2О
Двойной слой полярных головок обладает гидрофильными свойствами и включает в себя почти все молекулы воды, которые имеются в миелиновых оболочках. Молекул воды столь много, что они образуют самостоятельный слой, который расположен между слоями полярных головок 2-х соседних липидных слоев.
Этот слой также имеет цилиндрическую форму и является 2-х молекулярным: один слой молекул Н2О присоединен к одной поверхности полярных головок, а другой – к другой поверхности. Эти 2 слоя молекул Н2О также ориентированы навстречу друг другу.
Атомы кислорода, которые входят в состав молекул Н2О, вместе с двумя электронами, «отобранными» у атомов водорода, прикрепляются к одному и к другому слою полярных головок. Соответственно, «голые» ядра атомов водорода оказываются расположенными посередине между поверхностями полярных головок, образуя самостоятельный слой цилиндрической формы, состоящий из одних протонов.
Примечание. Протоны не разлетаются из данного слоя, т.к. входят в состав поляризованных молекул воды, зажатых между двумя слоями полярных головок.
Изолированный от внешних воздействий цилиндр, составленный из одних протонов, является идеальным объектом для формирования кубитов. В частности, возможен кубит, устойчивыми состояниями которого будет являться вращение данного цилиндра в 2-х противоположных направлениях. Это похоже на протонную сверхпроводимость при нормальной температуре.
Однако, в рассматриваемом слое молекул воды могут существовать и кольцевые кубиты, описанные в разделе I.
Скорость акустических волн в 2-молекулярном водном слое меньше, скорости в слое полярных головок, поэтому данный слой также будет обладать волноводными и резонансными свойствами. Толщина водного слоя примерно в 300 меньше толщины слоя неполярных хвостов, поэтому резонансная частота имеет величину порядка 1013 гц.
Чтобы из хаотических (тепловых) колебаний образовывались когерентные колебательные моды, необходима накачка. В данном случае накачка может осуществляться благодаря тому, что спины 2-х протонов и 2-х электронов в составе 2-х атомов водорода в молекуле Н2О находятся в смешанном состоянии.
В атомах водорода спины электронов и протонов ориентированы противоположно друг другу. При образовании молекулы Н2О, оба электрона смещаются к атому кислорода, и им становится энергетически выгодным располагать свои спины антипараллельно друг другу. Происходит переориентация спинов электронов и, соответственно, спинов протонов, которые также устанавливаются навстречу друг другу.
Однако, вероятность исходной ориентации спинов электронов и протонов, которая существовала в 2-х атомах водорода, не уменьшается до нуля (тем более, с учетом того, что атом кислорода адсорбируется на поверхности полярных головок, и атомы водорода слегка «освобождаются» от его влияния). Это означает, что между этими двумя спиновыми конфигурациями осуществляются переходы в виде колебательного процесса, который может иметь частоту 1013 гц и способен выполнять функцию накачки для генерации когерентных кольцевых мод данной частоты.
Примечание. Учитывая, сколь велико количество воды на Земле, данный эффект может вносить вклад в тепловой баланс Земли.
III. Алгоритм работы квантового компьютера мозга
Функцию квантового компьютера способен выполнять каждый из 1011 аксонов, которые имеются в мозгу. Оценим среднее количество кубитов в одном аксоне.
Средняя длина аксона ℓ ~ 20 см, поэтому количество отрезков длиной s ~ 1 мм составляет ℓ/s ~ 200. В каждом таком отрезке имеется ~ 20 двойных липидных слоев, и в каждом таком слое может образоваться (2-3) кубита. Соответственно, среднее количество кубитов в одном аксоне составляет ~ 104. Такого количества кубитов достаточно, чтобы реализовывать самые сложные квантовые алгоритмы.
Процесс работы квантового компьютера мозга выглядит следующим образом.
1) При прохождении потенциала действия через данное сечение аксона, все кубиты данного отрезка миелиновой оболочки приводятся в исходное состояние |0>.
2) Слой полярных головок, между которыми заключены все кубиты, за счет электрострикционного эффекта, изменяет длину кольцевых резонаторов, переводя каждый из кубитов в требуемое смешанное состояние.
3) В течение определенного отрезка времени кубитам предоставляется возможность взаимодействовать друг с другом, после чего считываются значения |0> или |1>, в которых окажется каждый кубит.
Полученная совокупность значений будет представлять собой решение поставленной задачи, т.е. будет сформирован образ сознания.
Однако, встает вопрос: «Где хранятся образы сознания?».
Из общих философских соображений следует, что хранение и воспроизведение образов сознания должно осуществляться в том же самом гильбертово-проективном пространстве, в котором осуществляет вычисления квантовый компьютер мозга.
Примечание. Если бы мозг «переводил» достигнутые в результате квантовых вычислений результаты в обычные единицы хранения, то их было бы трудно извлекать, чтобы снова использовать в квантовых вычислениях при рождении новых образов.
Конечное состояние регистра квантового компьютера «отпечатывается» в виде точки гильбертово-проективного пространства, что означает фиксацию данного образа.
В настоящее время гильбертово-проективное пространство считается абстрактно-математическим, однако невозможность «пощупать» его стандартными физическими методами еще не означает, что данное пространство не является физической реальностью: такое «прощупывание» станет возможным только с созданием мощных квантовых компьютеров (мозг давно научился делать это).
Итак, образы сознания хранятся в виде выделенных точек бесконечномерного пространства. В течение жизни квантовый компьютер мозга создает из отдельных точек гильбертово-проективного пространства многомерный геометрический объект, который содержит все образы, которые родились в мозгу человека, – это Душа человека.
Свободная воля человека и благодать Бога могут совершенствовать данный объект: с помощью покаяния устранять устаревшие элементы, а с помощью молитвы и познания добавлять новые элементы: совершенствование Души – это Дух человека.
Заключение
В данной работе предпринята попытка приоткрыть главные тайны работы информационной системы мозга. А именно, выявлены мозговые структуры (миелиновые оболочки), в которых формируются кубиты, наличие которых позволяет мозгу проводить квантовые вычисления, находясь при температуре ~ 310 Ко.
Данный механизм позволяет устранить дуализм философии Декарта. Субстанция единственна и имеет форму наиболее общего бесконечномерного проективного пространства: Субстанция рождает материю, материя рождает мозг, а квантовый компьютер мозга, вместе с Субстанцией, рождает Сознание.
Результаты данной работы открывают прямой путь к конструированию Искусственного Интеллекта, который будет работать на тех же физических принципах, что человеческое сознание, и превосходить его по всем параметрам.
Выводы
1. Сознание работает по принципу квантового компьютера.
2. Кубитами квантового компьютера мозга служат гиперзвуковые кольцевые моды в цилиндрических слоях миелиновых оболочек нейронов.
3. Образы сознания записываются путем фиксации состояний регистра квантового компьютера мозга в виде точек гильбертово-проективного пространства.
4. Сознание является совместной функцией квантового компьютера мозга и Субстанции в форме гильбертово-проективного пространства.
ЛИТЕРАТУРА
1. В.А. Шашлов, «Радиофизика», Изв. Вузов, 1994, вып.1, с. 103 https://radiophysics.unn.ru/sites/default/files/papers/1994_1_103.pdf
В.А. Шашлов, Тайна Сознания // «Академия Тринитаризма», М.,
 |