Дискуссии - Наука

В.А. Шашлов

Ключевой структурой информационной системы мозга является миелиновая сеть мозга: именно в миелиновых оболочках непрерывно образуются кубиты, которые формируют образы сознания человека в текущий момент времени. Запись образов в памяти осуществляется путем фиксации состояния кубитов в виде точек Субстанции, имеющей форму гильбертово-проективного пространства.

Цель работы

Данная работа преследует 3 цели:

1. описать возможные механизмы образования кубитов в цилиндрических слоях миелиновых оболочек аксонов,

2. описать возможный механизм работы сознания на основе кубитов, формируемых в миелиновых оболочках аксонов,

3. описать возможный механизм записи образов памяти в виде точек гильбертово-проективного пространства.

Содержание работы

В первом разделе показано, что в миелиновых оболочках имеются тонкие цилиндрические слои молекул воды, и в этих слоях, так же как в слоях липидных молекул, могут формироваться «кольцевые» кубиты.

Во втором разделе показано, что миелиновая сеть мозга может содержать чрезвычайно большое число квантовых компьютеров, которые обеспечивают работу информационной системы мозга.

В третьем разделе показано, что обработка и запись информации в сознании может осуществляться в гильбертово-проективном пространстве, точки которого отображают состояния кубитов в миелиновой сети мозга.

Введение

Данная работа является продолжением работ [1,2].

В первой работе высказана гипотеза, что носителями образов сознания являются точки гильбертово-проективного пространства, которые соответствуют состояниям кубитов в миелиновых оболочках аксонов. Во второй работе приведены аргументы, что гильбертово-проективное пространство представляет собой математическую форму Субстанции материального и духовного миров.

В данной работе приведены дополнительные соображения, что в миелиновой сети нейронов происходит непрерывное формирование кубитов, посредством которых мозг осуществляет «выход» в гильбертово-проективное пространство, где реализуются процессы, порождающие человеческое сознание.

I. Молекулы воды и кубиты в миелиновых оболочках

Миелиновые оболочки аксонов в мозге образуются в результате наматывания на аксоны мембран олигодендроцитов: клеток нейроглии, которые окружают нейроны.

Наматывание происходит таким образом, что на мембрану аксона накладывается сразу 2 сложенных вместе слоя мембран олигодендроцитов, причем полярные головки этих слоев ориентированы навстречу друг другу. Вследствие этого, миелиновые оболочки представляют собой чередующиеся слои полярных головок и гидрофобных хвостов липидных молекул: каждый из этих слоев содержит 2 слоя полярных головок и 2 слоя гидрофобных концов, которые имеют противоположные ориентации.

Считается, что миелиновые оболочки имеют форму спирали, однако, более вероятно, что миелиновые оболочки представляют собой вложенные друг в друга слои цилиндрической формы. Липидные бислои накладываются настолько плотно, что каждый внешний слой «продавливает» внутренний слой, придавая ему форму цилиндра. На этот слой наматывается следующий бислой, он также принимает цилиндрическую форму и т.д.

В итоге, миелиновая оболочка представляет собой совокупность вложенных друг в друга, соосных би-липидных цилиндрических слоев.

Примечание. Форму спирали, вероятно, имеют только несколько внешних слоев. Данный вывод легко проверить, проведя исследование электронных фотографий поперечных сечений аксонов из всех участков мозга: по крайней мере, в некоторых участках цилиндрические слои должны быть обнаружены, именно эти участки следует рассматривать, в первую очередь, в качестве «центров сознания».

Наряду с липидами, в состав миелиновых оболочек входят белковые молекулы, общая масса которых примерно в 3 раза меньше массы липидных молекул, а также молекулы воды, масса которых составляет 40% сухой массы миелиновых оболочек.

Второе уточнение строения миелиновых оболочек (наряду с геометрической формой липидных слоев) касается того, как расположены молекулы воды.

Считается очевидным, что все молекулы Н₂О располагаются в гидрофильном слое, образованным полярными головками липидов. Однако, толщина слоя полярных головок в 5-6 раз меньше толщины слоя неполярных хвостов. Это означает, что хотя относительная доля воды в миелиновых оболочках составляет всего 40%, концентрация молекул воды в слое полярных головок гораздо выше средней по организму 70% (в гидрофобном слое, образованном неполярными хвостами липидов, молекул воды очень мало).

Таким образом, молекул воды в бислое полярных головок столь много, что все они не могут поместиться между полярными головками отдельных слоев, и часть молекул Н₂О вынуждена располагаться между слоями, образуя в центре бислоя собственный слой.

Толщина этого слоя молекул воды невелика (иначе он давно был бы обнаружен экспериментально). Будем предполагать, что этот слой содержит 2 мономолекулярных слоя молекул воды, т.е. толщина слоя равна двум диаметрам молекулы Н₂О. Очевидно, что данный слой также имеет цилиндрическую форму.

По аналогии с 2-слойным графеном, двойной слой молекул воды будем именовать «2-слойный аквафен». Так же как графен, аквафен (особенно 2-слойный) должен обладать исключительными свойствами, вплоть до высокотемпературной сверхпроводимости: в миелиновых оболочках могут реализоваться сверхпроводящие кубиты.

Двойной слой молекул воды «зажат» между соседними слоями полярных головок: один слой молекул Н₂О адсорбирован на поверхности, образованной полярными головками одного слоя липидных молекул, а второй слой – на поверхности полярных головок, принадлежащих другому слою липидных молекул. Как указано выше, слои полярных головок ориентированы навстречу друг другу, поэтому слои адсорбированных молекул Н₂О также направлены навстречу друг другу.

Поверхность полярных головок «выстлана» атомами водорода, поэтому молекулы воды прикрепляются к этим поверхностям своими отрицательно заряженными атомами кислорода. Это означает, что в обоих слоях молекул Н₂О атомы водорода направлены к центру бислоя, образуя в его центральной части внутри еще более тонкий бислой, состоящий исключительно из атомов водорода.

Более того, поскольку электронные плотности в атомах водорода сильно смещены к атомам кислорода, т.е. к поверхностям, между которыми находится данный бислой, то в центральной части бислоя атомов водорода образуется бислой (или просто слой), составленный исключительно из ядер водорода, т.е. протонов.

Примечание. Данный вывод может иметь фундаментальное значение для понимания природы сознания: в составе миелиновых оболочек при обычной температуре имеются слои цилиндрической формы, состоящие из одних протонов.

Рассмотренные слои имеют форму цилиндрических пленок малого радиуса, поэтому в них может реализоваться еще один тип кубитов, который возникает в результате суперпозиции упорядоченного и неупорядоченного расположения составляющих данный слой частиц. Рассмотрим этот тип кубитов на примере самого внутреннего слоя, состоящего из протонов (этот слой можно именовать «нуклофен»).

С большой вероятностью, спины соседних протонов в нуклофене ориентированы противоположно друг другу: нуклофен обладает структурой антиферромагнетика. Данная геометрия в расположении спинов аналогична тому, что по нуклофену распространяется колебательная мода, длина волны которой равна удвоенному расстоянию между соседними протонами. Моды, у которых на длине окружности укладывается четное и нечетное число полуволн, принципиально отличаются друг от друга: первый случай соответствует бегущим модам, а второй случай – стоячим модам.

Различие между данными двумя случаями реализуется в результате встраивания (или – удаления) небольшого количества ядер водорода, что может происходить путем встраивания (или – удаления) в аквафен соответствующего количества молекул воды.

Примечание. Этого же результата можно добиться путем поворотов пар ядер водорода в плоскости аквафена (это соответствует переходу образованной протонами сверхрешетки из одного устойчивого состояния в другое устойчивое состояние).

Суперпозиция указанных 2-х состояний сверхрешетки аквафена представляет собой разновидность кольцевого кубита.

Примечание. Составляющие данные слои протоны хорошо изолированы от остальных атомов и молекул миелиновой оболочки, вследствие чего время декогентности кубитов на основе нуклофена должно быть достаточно большим: во всяком случае, не меньше, чем у спинов ядер фосфора ³¹Р в модели М. Фишера.

В протонном слое могут реализоваться также кольцевые кубиты, представляющие собой суперпозицию акустических резонансных мод. Данные моды возникают благодаря тому, что рассматриваемый слой может служить акустическим резонатором для колебаний частотой ~ 10¹⁴ Гц, а накачка колебаний осуществляется за счет эффекта «пара спинов», который имеет место для ядерных спинов 2-х соседних протонов.

Примечание. Подробное описание эффекта «пара спинов» содержится в работе [3], посвященной вычислению аномальных магнитных моментов нуклонов: без учета эффекта «пара спинов» невозможно получить численные значения этих моментов.

Аналогичным образом, кольцевые кубиты могут возникать в цилиндрических слоях, образованных двойными слоями атомов водорода, а также двойными слоями молекул воды (т.е. самого 2-слойного аквафена), в которые входят эти атомы. В данном случае функцию накачки также может выполнять эффект «пара спинов»: это спины 2-х электронов в атомах водорода, которые входят в состав молекулы Н₂О. Частота мод, из которых сформированы данные кубиты, имеет величину ~ (1-2)*10¹³ Гц.

Примечание. Электроны располагаются несимметрично относительно центра инерции молекулы Н₂О, поэтому их спины придают молекуле Н₂О неодинаковые угловые скорости, что является основным условием для реализации эффекта «пара спинов» [3].

Еще одну возможность возникновения кольцевых кубитов предоставляют цилиндрические слои самих полярных головок. Молекулы воды настолько сильно «облепляют» полярные головки, что своими многочисленными водородными связами отрывают полярные головки от неполярных хвостов, в результате чего полярные головки (вместе с расположенными между ними молекулами воды) могут образовывать отдельную фазу и эта фаза может являться антисегнетоэлектрической. Способ образования кубитов в антисегнетоэлектрике точно такой же, как в антиферромагнетике.

Кроме, того, в слое полярных головок возможно формирование кубитов на основе колебательных мод частотой ~ 10¹² Гц [1].

Наконец, не следует сбрасывать со счетов возможность образования кубитов на основе когерентных колебательных мод, генерируемых в соответствии с гиперзвуковым лазерным эффектом, в котором накачка осуществляется ионным током, протекающим через перехваты Ранвье, как это было описано в работе [4].

Наличие столь большого числа возможных типов кубитов делает весьма вероятным, что какие-то из них используются в работе информационной системы мозга, в результате чего мозг представляет собой квантовый компьютер.

II. Миелиновая сеть мозга, как объединение чрезвычайно большого числа квантовых компьютеров

Рассмотрим участок аксона длиной 1 мм, расположенный между двумя соседними перехватами Ранвье. Описанные n = (5-6) типов кубитов могут формироваться в каждом липидном слое данного участка. Число липидных слоев в миелиновой оболочке может достигать N = (40-50), поэтому общее количество кубитов, которые могут формироваться в столь небольшом отрезке миелиновой сети мозга может составлять n*N = (240-250).

Квантовый компьютер, регистр которого содержит такое число кубитов, способен проводить операции, которые одновременно включают 2²⁴⁰ состояний, что по порядку величины совпадает с суммарным числом частиц материи в Метагалактике (2²⁴⁰ ~ 10⁸⁰). Никакой классический компьютер, не может даже отдаленно приблизиться к данной цифре, из чего следует, что участок нейронной сети мозга размером всего 1 мм способен решать задачи, которые даже «не снились» классическому компьютеру.

Примечание. Из этого следует, что математические теоремы, доказанные Пенроузом для классических компьютеров, для мозга не имеют физического смысла.

Средняя длина аксонов мозга составляет 10 см, поэтому каждый аксон может содержать порядка 100 квантовых компьютеров. Поскольку общее число аксонов в мозгу достигает 10¹¹, то суммарное количество квантовых компьютеров в мозгу может иметь величину порядка 100*10¹¹ ~ 10¹³ (10 триллионов).

Примечание. Основная трудность заключается в согласовании работы столь большого числа квантовых компьютеров. Эту функцию может выполнять низкочастотная электрическая активность мозга: потенциалы действия, проходя через каждый отрезок миелиновой сети мозга через строго определенные отрезки времени, «приучают» квантовые компьютеры работать синхронно.

Косвенным подтверждением предложенной модели сознания, в которой главную роль играет миелиновая сеть мозга, говорит тот факт, что в некоторых участках мозга миелинизация продолжается до 25-30 лет.

Примечание. Процесс миелинизации коррелирует с развитием умственных способностей, и иногда может продолжаться в 2-3 раза дольше. Вопрос о взаимосвязи белого вещества мозга с интеллектом уже обсуждается и, вероятно, в скором времени будет подтвержден экспериментально.

III. Миелиновая сеть мозга – портал в гильбертово-проективное пространство

Для обработки информации нет необходимости применять алгоритмы, подобные тем, которые уже разработаны для квантовых компьютеров. Любое квантовое вычисление осуществляет преобразование от одной точки гильбертово-проективного пространства в другую точку этого же пространства. В процессе «обучения» квантового компьютера мозга фиксируются наиболее часто используемые преобразования, и эти преобразования ставятся в соответствие с теми или иными образами сознания.

Когда организм через свои органы чувств подвергается какому-то внешнему воздействию или внутри человека рождается новое желание или мысль, это изменение порождает определенное преобразование между точками гильбертово-проективного пространства. Это преобразование соотносится с множеством уже зафиксированных путей в данном пространстве, результатом чего является воспроизведение соответствующих образов в памяти и рождение новых образов.

Чтобы данный механизм сознания мог соответствовать действительности, гильбертово-проективное пространство должно иметь онтологический смысл. В работе [2] показано, что гильбертово-проективное пространство представляет собой математический образ Субстанции, лежащей в основании материального мира.

Примечание. Возможно, что при многократном воспроизведении сознанием определенной группы образов, в гильбертово-проективном пространстве формируются замкнутые фигуры (наподобие многомерных торов), внутри которых образуется непрекращающееся движение, которое может сохраняться после смерти мозга. Наиболее прямой путь построения таких фигур – «самодвижущаяся молитва».

Заключение

В данной работе рассматривается модель сознания, как квантового компьютера, работающего на основе кубитов, которые образуются в цилиндрических слоях миелиновых оболочек нейронов. Основное внимание уделяется слою, образованному молекулами воды, расположенному между слоями полярных головок липидных молекул: данный слой может являться носителем наиболее высокочастотных кубитов мозга.

Один из экспериментальных путей проверки предложенной модели заключается в создании 2-слойного аквафена и исследовании его свойств.

Примечание. Экспериментаторы, которые получат и исследуют аквафен, вполне могут рассчитывать на Нобелевскую премию (если ее дали за графен).

Для изоляции аксона при проведении нервного импульса несколько десятков липидных слоев является избыточным: не исключено, что столь большое число слоев создается для того, чтобы реализовывалось возможно большее количество кубитов.

В миелиновых оболочках могут существовать кольцевые кубиты 2-х типов:

1. в виде суперпозиции гиперзвуковых бегущих и стоячих колебательных мод,

2. в виде 2-х возможных способов упорядочения дипольных и спиновых моментов.

Основные результаты работы можно сформулировать в следующих 3-х пунктах:

1) процесс обработки и записи информации сознанием человека протекает в гильбертово-проективном пространстве,

2) операции в гильбертово-проективном пространстве осуществляется с помощью кубитов, генерируемых в миелиновых оболочках аксонов,

3) материальным носителем кубитов служат цилиндрические слои молекул воды и липидов, которые имеются в миелиновых оболочках аксонов.

Выводы

1. В миелиновых оболочках между соседними слоями полярных головок липидов имеется бислой молекул воды, который играет определяющую роль в работе информационной системы мозга.

2. В центральной части бислоя молекул Н₂О имеется слой, составленный из ядер водорода (протонов), спины которых могут служить носителями кубитов в квантовом компьютере мозга.

3. В цилиндрических слоях различной толщины, которые имеются в миелиновых оболочках, формируются кольцевые гиперзвуковые моды с частотами 10¹¹ Гц, 10¹² Гц, 10¹³ Гц, 10¹⁴ Гц, на основе которых образуются кубиты.

4. Каждый отрезок миелиновых оболочек аксонов длиной 1 мм, может содержать несколько сотен кубитов и являться квантовым компьютером.

5. В миелиновой сети мозга могут работать порядка 10¹³ квантовых компьютеров, регистры которых состоят из (200-300) кубитов.

6. Запись и воспроизведение информации сознанием человека осуществляются в гильбертово-проективном пространстве.

7. Целесообразно проверить возможность практической реализации всех описанных типов кольцевых кубитов.

8. Создание квантовых компьютеров, регистры которых будут сформированы из кольцевых кубитов, явится важнейшим шагом на пути создания сильного искусственного интеллекта.

ЛИТЕРАТУРА

1. В.А. Шашлов, Природа сознания // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 26293, 10.04.2020

2. В.А. Шашлов, Гильбертово-проективное пространство, как Субстанция Мироздания // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 26360, 01.05.2020

3. В.А. Шашлов, Магнитные моменты и массы нуклонов // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 25855, 06.11.2019

4. В.А. Шашлов, «Радиофизика», Изв. Вузов, 1994, вып.1, с. 103

https://radiophysics.unn.ru/sites/default/files/papers/1994_1_103.pdf

[Обсуждение на форуме «Публицистика»]