Критический анализ теории сознания Пенроуза-Хамероффа
Дубровский Давид Израилевич
доктор философских наук,
главный научный сотрудник
Аннотация
Прошло более 20 лет с тех пор как была выдвинута теория сознания Пенроуза-Хамероффа. За это время она не получила значимых подтверждений, более того - подвергалась основательной критике многими крупными учеными, О несостоятельности этой теории свидетельствовал такой авторитет, как Стивен Хокинг. Несмотря на все это, указанная теория продолжает фигурировать в научном сообществе и рекламироваться в популярной литературе как крупное достижение науки в исследовании сознания. Такое положение дел побуждает к подробному рассмотрению и дополнительному критическому анализу теории Пенроуза-Хамероффа. Понятно, что одна из причин «поддержки» этой теории заключается в том, что ее соавтором и главным основателем является выдающийся ученый нашего времени, математик и специалист в области космологии и астрофизики Роджер Пенроуз. В статье подробно рассматриваются основные положения теории, суть которой связывается с операцией «объективной редукции» (OR) как квантового вычисления в микротубулах мозга. Показано, что основные положения теории опираются на ряд гипотез Пенроуза о будущих физических теориях, которые еще предстоит создать для достижения квантово-механического объяснения сознания и деятельности мозга. Приводятся критические аргументы таких крупных специалистов, как А. Шимони, Н. Картрайт, С. Хокинг, высказанные ими вскоре после появления теории. Особое значение имеют критические доводы С. Хокинга с позиций квантовой механики. Он обращает внимание на то, что Пенроуз оставляет в стороне ключевые для теории сознания вопросы о специфических свойствах сознания (то, что мы на философском языке называем «субъективной реальностью» и связываем с проблемой «другого сознания»). В статье подчеркивается высокая актуальность проблемы сознания в современных условиях, обсуждаются ее методологические вопросы и связанные с ней философские проблемы. Показана несостоятельность физикалистских подходов к объяснению сознания, в том числе и с позиций квантовой механики. К основательным критическим доводам против теории Пенроуза-Хамероффа, рассмотренным в данной работе, можно добавить ряд других существенных контраргументов, которые будут изложены во второй части статьи.
Ключевые слова: сознание, субъективная реальность, физическое, ментальное, информация, протоментальное, квантовая механика, суперпозиция, объективная редукция (OR), теория сознания, нервная система, мозг сознание пенроуз хамерофф хокинг
Annotation
The critical analysis the Penrose-Hameroff theory of consciousness. Part 1
David Dubrovsky DSc, Main Research Fellow
It has been over 20 years since the theory of consciousness Penrose-Hameroff was launched. During this time it has not received significant evidence and was subjected to a thorough critique by many prominent scientists. Insolvency of this theory was proclaimed by such authority as Stephen Hawking. Despite all this, Penrose-Hameroffs theory continues to appear in the scientific community and to be advertised in popular literature as a major achievement of consciousness studies. This situation prompts a detailed review and additional critical analysis of the theory of the Penrose-Hameroff. It is understood that one of the reasons for the “support” of this theory is that its co-author and principal founder is a prominent scientist of our time, a mathematician and a specialist in the field of cosmology and astrophysics, Sir Roger Penrose. The article discusses in detail the basic tenets of the theory, the essence of which is associated with the operation of “objective reduction” (OR) as a quantum computing in the brain microtubules. It has been shown that the basic provisions of the theory is based on a number of Penrose's hypotheses about the future physical theories, which are yet to be created to achieve a quantum-mechanical explanation of consciousness and brain activity. A critique by such experts as A. Shimoni, N. Cartwright, S. Hawking that appeared soon after the appearance of the theory is considered. We should underline special importance of the critical arguments of S. Hawking. He makes a number of reasons, from the standpoint of quantum mechanics. They imply that the objective reduction of the wave function as a form of decoherence can occur through interaction with environment factors or due to fluctuations of space-time. Therefore there is no need to bring order to explain quantum gravity. Especially since according to Penrose, the objective effect of the reduction is so small that it can not be experimentally separated from decoherence caused by interaction with the environment. Hawking stressed that Penrose leaves aside the key questions of the theory of mind about the specific properties of consciousness (what we call in the philosophical language “subjective reality” and associate with the problem of “other minds”). The article underlines the high relevance of the problem of consciousness in modern conditions, discusses methodological issues of constructing a theory of consciousness and related philosophical problems. It is shown that the failure of physicalist approach to the explanation of consciousness is also seen from the standpoint of quantum mechanics. Over the past 20 years, science has made a huge step forward. This applies not only to the biological disciplines, information and cognitive technologies, but to the physics itself, the development of nanotechnology and the whole NBICS convergence system. But all this did not affect in any significant degree of speculation and conceptual problems of “theory” of the Penrose-Hameroff. No “fundamentally new OR-theory” has appeared, no new laws of physics were discovered, whuch, as Penrose hoped, would confirm his hypothesis. To a thorough critical arguments against the theory of Penrose-Hameroff discussed in the article, we can add a number of other counter-arguments, also concerning experimental base of Hameroff research, that will be presented in the second part of the article.
Keywords: consciousness, subjective reality, physical, mental, information, protomental, quantum mechanics, the superposition, objective reduction (OR), theory of mind, nervous system, the brain
Основная часть
Теория сознания, получившая название «теория Пенроуза-Хамероффа», была выдвинута 20 лет и поставила задачу объяснения сознания с позиций квантовой механики См.: Hameroff S.R., Penrose R. Conscious events as orchestrated spacetime selections // Journal of Consciousness Studies. 1996. Vol. 3. No. 1. Р. 36-53.. Она сразу привлекла внимание широкой научной общественности, учитывая актуальность темы, но во многом также и из-за того, что ее главным автором выступал Роджер Пенроуз - выдающийся ученый современности, внесший большой вклад в астрофизику, космологию и математику. Соавтор Пенроуза Стивен Хамерофф - профессор университета Аризоны (г. Тусон, США), директор созданного при университете центра изучения сознания, биолог, специалист в области анестезиологии - занимался теми аспектами теории, которые касались деятельности мозга. Хотя теория Пенроуза-Хамероффа многократно подвергалась критике со стороны философов и представителей науки, она продолжает прокламироваться ее авторами и, что интересно, средствами массовой информации, как одна из наиболее основательных современных теорий сознания.
20-летний юбилей теории отмечался повышенной активностью авторов и научной общественности в обсуждении дискуссионных вопросов и выяснении ее подлинной значимости. Профессор С. Хамерофф приехал в Москву и выступил 10 октября 2016 г. в МГУ на семинаре по нейрофилософии и в других местах с докладом «Оркестрируемая ORCH OR (Объективно редуцируемая) теория сознания как квантового вычисления в микротубулах мозга: 20 лет спустя». Я был оппонентом на презентации этого доклада.
Несколькими годами ранее, в апреле 2013 г., в Россию приезжал Р Пенроуз, который выступал с докладами в Санкт-Петербурге и Москве - в Институте философии РАН, Политехническом музее, МГТУ им. Н.Э. Баумана и других местах. Он уделил главное внимание математическим и космологическим проблемам, но затрагивал и теорию сознания, особенно в той части, которая относилась к следствиям из теоремы Гёделя, феноменам «невычислительности» и искусственному интеллекту.
Проблема сознания становится сейчас первостепенной научной, философской и социальной проблемой по своему стратегическому значению, что связано во многом с мрачными перспективами развития нашей потребительской цивилизации, углублением общего антропологического кризиса. В последние десятилетия появилось множество разноплановых и разнокалиберных «теорий сознания», которые зачастую не подвергаются основательному критическому анализу, «мирно» сосуществуют, создавая у одних обманчивую видимость интенсивной разработки этой проблемы, у других - неудовлетворенность и скептическую настроенность, у третьих - же острую потребность разобраться в калейдоскопе публикаций о сознании, в этом своего рода «рынке» теорий и концепций сознания. Часть этого рынка уже захвачена, так сказать, околонаучной и заведомо ненаучной литературой, особенно эзотерического толка, не говоря уже о популяризаторах и журналистах, которые торопливо и много пишут на эту тему, демонстрируя часто весьма слабую компетентность; а от них в немалой степени зависит общая атмосфера этого «рынка», способная влиять на умонастроения нашей интеллектуальной элиты.
Очевиден крайний дефицит критического рассмотрения предлагаемых теорий и концепций сознания. Эту столь необходимую, трудную, иногда весьма неприятную работу призваны выполнять в первую очередь философы, занимающиеся методологическими и теоретическими вопросами науки. Такая работа приобретает сейчас важную социальную значимость. Я употребил метафору «рынка», желая подчеркнуть то обстоятельство, что в научном и философском сообществах все чаще дают о себе знать факторы рекламы, недобросовестной конкуренции, умения делать привлекательные обертки для весьма серой продукции.
На этом общем фоне теория Р. Пенроуза и С. Хамероффа сильно выделяется уже потому, что один из соавторов - ученый мирового ранга, обладающий высоким авторитетом.
Однако, если нам предлагают новую теорию сознания, то независимо от авторитета и статуса авторов, мы обязаны тщательно исследовать ее под углом адекватности и полноты поставленных вопросов, четкости принимаемых исходных посылок и методологических установок, обоснованности выводимых из них объяснительных следствий, корректности используемых концептуальных средств и релевантности приводимых экспериментальных подтверждений.
Суть теории сознания Пенроуза-Хамероффа
Сразу хотелось бы сказать, что рассматриваемая теория, на мой взгляд, недостаточно четко организована, содержит в своих исходных посылках и объяснениях ряд гипотез о будущих физических теориях, которые еще предстоит создать для достижения квантово-механического объяснения сознания и деятельности мозга. Это вызывает значительные трудности при изложении и трактовке ее отдельных положений, требует уточнения ряда вопросов.
Суть теории кратко может быть выражена следующим образом. Согласно Р Пенроузу, из знаменитой теоремы Гёделя о неполноте можно сделать вывод о «невычислимости» физических процессов (соответственно нашей мыслительной деятельности) и на этой основе найти способы определения связи квантово-механического и классического уровней описания и объяснения физических процессов. Положение о «невычислимости» занимает большое место в теоретических построениях автора, связанных с характеристикой мышления, сознания, деятельности мозга. По его словам, «мы должны искать в физике “невычислимость”, позволяющую связать квантовый и классический уровни описания» Пенроуз Р., Шимони А., Картрайт Н., Хокинг С. Большое, Малое и человеческий разум. М., 2004. С. 105.. Р. Пенроуз предполагает, что при переходе от квантово-механического к классическому уровню квантовая суперпозиция двух состояний (характеризующихся значительным смешением, «запутанностью» при переходе от одного состояния к другому) может спонтанно, без какого-либо внешнего «измерительного» воздействия редуцироваться, «стягиваться» в одно их этих состояний. Эта операция именуется объективной редукцией состояний (сокращенно - OR) Там же. С. 185.. Объективной в том смысле, говорит Р. Пенроуз, что здесь как бы восстанавливается объективность, поскольку объективно может происходить лишь одно или другое событие. GR трактуется как гравитационный эффект и представляет собой акт выбора одного или другого состояния. Операция GR играет ключевую роль в концептуальных построениях Р. Пенроуза, связывается с процессами квантовой когеренции и нелокальности, выполняет функции отбора и актуализации определенных значений из широчайшего набора возможных, служит объяснению «невычислительной» формы мыслительных процессов в деятельности мозга. Выражается уверенность, что «события сознания действительно связаны с ОR-переходами» Пенроуз Р., Шимони А., Картрайт Н., Хокинг С. Указ. соч. С. 133..
Авторы теории, как они полагают, находят и тот мозговой субстрат, который способен реализовать квантовые процессы OR. Это - тубулиновые трубочки, образующие цитоскелет нейронов и других клеток. Они выполняют в нейроне многообразные функции, способны оказывать воздействие на дендриты и синаптические процессы и т. д. Выбор микротрубок связан с их структурой, подходящей якобы для реализации OR, поскольку они могут обеспечить изоляцию от окружения при передаче квантовых суперпозиций. «В системе микротрубок, - пишет Р. Пенроуз, - внутри нейронной сети могут происходить масштабные квантовомеханические события, формирующие “разумные события” из отдельных OR-возможностей. Требуемая эффективная изоляция может обеспечиваться слоем упорядоченных молекул воды на стенках трубок. “Настройка” квантовой деятельности способна осуществляться белками, ассоциированными с микротрубками (БАМ), соединяющими микротрубки в “узлах” нейронной сети» Там же. С. 131.. Таким образом, по убеждению авторов, можно получить квантовое объяснение сознания.
Замечу еще раз, что основные положения предлагаемой теории представляют собой ряд постулатов и общих предположений, некоторые оригинальные идеи о путях создания «принципиально новой физики», открытия новых физических законов, о перспективах экспериментального подтверждения теории. Особенно подчеркивается Р. Пенроузом главная теоретическая трудность, связанная с необходимостью объединения квантовой механики и теории гравитации, поскольку их принципы существенно противоречат друг другу. Р. Пенроуз достаточно самокритичен. По его словам, «картина такого объединения пока еще очень туманна...» Там же. С. 95.. Он часто повторяет, что это незаконченная теория, что в ней много пробелов и узких мест. «Конечно, все приведенные рассуждения содержат много умозрительных и рискованных предположений, однако этот подход предлагает некий реальный прогресс в установлении связи между сознанием и биофизическими процессами» Там же. С. 133.. Исследование этих связей действительно имеет важное значение для проблемы сознания. Вопрос в том, в каких границах правомерны и насколько результативны такие исследования.
Новая теория сознания, изложенная в статье Пенроуза и Хамероффа, была сразу же подвергнута резкой критике рядом крупных физиков и философов, в том числе такими видными специалистами, как Абнер Шимони, Нэнси Картрайт и знаменитый Стивен Хокинг. Дискуссия между ними и Р. Пенроузом была опубликована в виде отдельной книги и переведена на русский язык (цитирована выше). В ней опубликована большая работа самого Р. Пенроуза, воспроизводящая и развивающая положения двух его книг Пенроуз Р. Тени разума. В поисках науки о сознании. Москва; Ижевск, 2005; Пенроуз Р. Новый ум короля. О компьютерах, мышлении и законах физики. М., 2008.; за этой публикацией следуют критические тексты остальных авторов. Я разделяю большинство контраргументов, высказанных в этой книге критиками Р. Пенроуза. Думаю, они не утратили своего значения. Поэтому в дальнейшем буду использовать их наряду со своими критическими соображениями.