Когерентность и принцип самопрограммирования

Любые известные науке и технике технологии и измерения характеризуются вполне конкретной целью, которую выбирает человек. Выбрать цель самостоятельно способны только живые системы.

Возможная роль нелинейных кооперативных эффектов в самоорганизации кибернетических систем обсуждается давно, однако фундаментальный вопрос о физической природе целесообразности, т.е. спонтанного выбора одного из бесчисленных параметров порядка данной системы долгое время оставался открытым. Квантово-физическая концепция био-электронных ’’вычислений” позволила сформулировать принцип ’’самопрограммирования” на основе идеи когерентности.

Когерентность (фазировка, синхронизация, корреляция, кооперативность) — это, как известно, фундаментальная характеристика любых волновых процессов, означающая постоянство разности фаз колебаний во времени и лежащая в основе интерференции. Термин ’’когерентность” возник в классической теории колебаний и носит общефизический характер, поскольку отражает ’’несиловую”, информационную (фазовую) сторону физических взаимодействий, описываемую волновой функцией ψ. Биоэлектроника использует квазиклассический вид ψ = се в качестве параметра порядка максоскопических когерентных квантовых состояний.

Принцип ’’самопрограммирования” утверждает, что действительное состояние квантовой кибернетической системы спонтанно выделяется из всех допустимых состояний тем, что оно удовлетворяет максимуму действия. Формально можно было бы считать этот принцип следствием фундаментальных физических принципов: принципа Гамильтона, обычно называемого ’’принципом наименьшего действия”, принципа соответствия Бора (квазиклассичности ψ) и вынужденного излучения Эйнштейна.

Однако правильно его считать обобщением опытных данных и основных физических принципов, которые не выводятся. Это верно как для уравнения Шредингера, так и для принципа Гамильтона.

В классическом пределе фаза волновой функции очень велика (S/h >1). Как показал Р. Фейнман, вблизи классической траектории, для которой действие экстремально (первая вариация δS =0), в первом приближении все траектории движения имеют близкие фазы , что и означает спонтанное возникновение когерентного состояния, когда складываются амплитуды траекторий.

Говоря о ’’траекториях”, следует иметь в виду, что речь идет о многомерной характеристике движения системы в целом - в случае квантовой системы в частотном или Фурье-пространстве. Как только спонтанно, возникают различные когерентные (экстремальные) состояния, разность фаз различных ψ приобретает непосредственный физический смысл, т.е. может быть измерена. Наглядно когерентные состояния можно представить в виде не расплывающихся, но периодически колеблющихся волновых пакетов.

Вследствие того, что энтропия такого процесса весьма близка к нулю, шум также минимален. Отсюда и чрезвычайно высокие метрологические требования к измерениям когерентных состояний квантовых систем: необходимы высокостабильные приборы на квантовых же эффектах, обеспечивающие соответствующую степень когерентности.

Согласно принципу Гамильтона, действительному движению системы соответствует экстремум действия

необходимым условием которого является равенство нулю первой вариации δS = 0. Выбор вида экстремума ("наибольшее” или ’’наименьшее”) действия находится за пределами вариационного принципа и определяется спецификой физической системы. Принципиально важным для интегрального принципа Гамильтона является то, что протекание процесса выводится с учетом в равной степени прошедшего и будущего системы, что уже указывает на целенаправленный характер экстремума действия.

Полагая, что фазовая синхронизация частных состояний δ в Фурье-пространстве с учетом граничных условий и есть физический механизм ’’редукции Ф”, получаем из вариационного принципа для действия различие между прошлым и будущим, т. е. цель. Именно поэтому принцип ’’самопрограммирования” (’’наибольшего’’ действия) следует отнести к основному принципу квантовой кибернетики.

Еще 60 лет назад Н. Бор высказал гипотезу, что главный контролирующий механизм процесса мышления настолько чувствителен и избирателен, что его можно описать только в терминах квантовой физики. Совсем недавно знаменитый английский физик Д. Бом подчеркнул фундаментальную роль квантовой когерентности для понимания сути человеческого сознания и смысла (цели) жизни.

Другой известный английский физик Р. Пенроуз убежден, что человеческий разум превосходит любые системы искусственного интеллекта именно благодаря использованию законов квантовой физики. Важно подчеркнуть, что речь идет о существовании высококогерентных квантовых состояний мозга как целого, а это принципиально отличается от использования квантовых явлений, например, сверхпроводимости, в отдельных элементах традиционных ЭВМ, действие которых подчиняется классическому принципу определенности.

Напротив, биоэлектронные информационные устройства, включая и мозг, действуют на основе квантовых принципов неопределенности и языка в форме волновой функции , т.е. на основе фундаментальной природной константы — постоянной Планка h. Каждый разумный человек знает, что пытаясь вспомнить что- либо или заставить вспомнить другого человека, он воздействует на свое или чужое мышление непредсказуемым образом.

Использование языка волновой функции позволяет описать психику как единый процесс сознательного и подсознательного, процесс спонтанного возникновения порядка из хаоса, смысла из бессмыслицы, и наоборот.