Объективная редукция OR Роджера Пенроуза

Объективная редукция (OR) Роджера Пенроуза — одна из самых смелых и спорных гипотез на стыке квантовой физики и нейробиологии.

1. Проблема, которую пытается решить Пенроуз.

В обычной квантовой механике есть странный парадокс: частица (например, электрон) может находиться в суперпозиции — то есть в двух состояниях одновременно (например, в двух разных местах). Но когда мы ее наблюдаем, эта "волшебная" суперпозиция мгновенно "схлопывается" (происходит редукция волновой функции) в одно конкретное состояние.

Вопрос: А что такое "наблюдение"? Где та грань, когда суперпозиция разрушается? Происходит ли это только при участии сознания наблюдателя, или это просто взаимодействие с крупным объектом (прибором)?
Стандартная физика не дает четкого ответа. Этот парадокс известен как "проблема измерения".

Пенроузу не нравится, что процесс редукции кажется случайным и не связанным с фундаментальными законами физики.

2. Идея Пенроуза (объективная редукция)

Пенроуз говорит: а что если коллапс суперпозиции — не случайность и не требует наблюдателя, а является объективным физическим процессом, подобным радиоактивному распаду?

И здесь на сцену выходит его гениальная догадка: главный "враг" квантовой суперпозиции — это гравитация.

Простая аналогия:

Представьте, что у вас есть камень, который вы можете положить в две коробки одновременно (квантовая суперпозиция). Но камень имеет массу, а значит, искривляет пространство-время вокруг себя (гравитация). Гравитационное поле камня в левой коробке и в правой коробке — это два разных пространства-времени.

Пенроуз считает, что Вселенная не терпит такой неопределенности на фундаментальном уровне. Существовать в двух разных пространствах-временах одновременно — невозможно. Система становится нестабильной и должна "выбрать" один вариант.
Чем больше масса объекта в суперпозиции, тем сильнее это противоречие и тем быстрее произойдет коллапс.

Вывод Пенроуза: Суперпозиция разрушается сама по себе, когда разница между гравитационными полями в двух состояниях становится достаточно большой. Это и есть Объективная Редукция (OR).

3. При чем здесь сознание? (Теория Orchestrated Objective Reduction — Orch-OR)

Вот тут начинается самое интересное и спорное. Пенроуз совместно с анестезиологом Стюартом Хамероффом предположил, что наш мозг использует этот процесс для работы сознания.

Их аргументация:

Где в мозгу могут быть квантовые эффекты? В микротрубочках — белковых структурах внутри нейронов. Хамерофф считает, что они могут быть защищенной средой для квантовых вычислений.

Как это работает? Согласно их теории, Orch-OR, в микротрубочках возникают квантовые суперпозиции (например, различные варианты обработки информации). Эти суперпозиции живут некоторое время, а затем коллапсируют в одно состояние из-за объективной редукции (влияния гравитации).

А причем здесь сознание? Каждый такой акт коллапса (OR) — это не просто выбор состояния, а мгновенное рождение элементарного "момента осознания". Последовательность этих коллапсов и создает поток сознания, подобно кадрам в кино. Причем это не вычислительный процесс, а фундаментально физический.

Проще говоря: Сознание — это не результат работы нейронов как простых выключателей, а результат гравитационно-квантовых процессов внутри клеток мозга. Каждый наш мысленный "всплеск" — это мини-взрыв, разрушающий квантовую неопределенность.

«Дирижирование» (Orchestrated): Термин «orchestrated» (дирижируемый) означает, что этот коллапс не совсем хаотичен, а в какой-то степени «управляется» мембранными белками, что позволяет системе выбирать конкретное состояние.

4. Критика и статус теории

Теория Пенроуза-Хамероффа находится на самой грани науки и смелой философии.
Ее не принимает большинство ученых, и вот почему:

"Горячий, мокрый и шумный" мозг. Критики (в основном физики) утверждают, что мозг — слишком теплая и неупорядоченная среда. Любые квантовые суперпозиции в нем разрушаются почти мгновенно из-за взаимодействий с окружающей средой (этот процесс называется декогеренция). Сторонники Orch-OR возражают, что микротрубочки могут быть защищены от декогеренции.

Отсутствие доказательств. Прямых экспериментальных подтверждений, что сознание работает на квантово-гравитационном уровне, пока нет.

Неочевидная необходимость. Нейробиологи пока не видят проблем, которые нельзя было бы объяснить классической (неквантовой) работой нейронов и сетей.

Однако идея Пенроуза об объективной редукции сама по себе (без привязки к сознанию) продолжает обсуждаться в теоретической физике как возможное решение проблемы измерения. Это серьезная, хотя и маргинальная, научная идея.

Суммируя,
Объективная редукция по Пенроузу — это идея, что:

Квантовая "магия" (быть в двух местах сразу) разрушается гравитацией — сама по себе, без наблюдателя.

Наше сознание может быть результатом этих мини-взрывов квантовой неопределенности внутри клеток нашего мозга.

Это грандиозная, красивая и рискованная теория, которая пытается связать воедино три самые загадочные вещи во Вселенной: квантовую физику, гравитацию и человеческое сознание. Пока это гипотеза, но она заставляет нас думать о природе реальности по-новому.