Экзотический квант

Понятие «экзотическая материя» применяется в физике элементарных частиц, в теории о строении «кротовых нор», используется при создании материалов с необычными свойствами. Так называют вещество, которое нарушает какие-либо известные физические закономерности, ведет себя очень странно, не так, как обычная материя. Образцы некоторых видов экзотической материи ученым удается получить практически, как, например, мюонные атомы или вакуум Казимира. А существование других допускается только гипотетически, например, вещество с антигравитационными свойствами или вещество с отрицательной массой.

С полным правом к экзотической материи можно отнести и человека. Он обладает целым набором характеристик, нарушающих законы физики. Человек, в отличии от всей прочей материи, бесцеремонно попирает главное достояние физической науки – он нарушает энергетические условия.

Соблюдение энергетических условий означает, что камень не будет катиться от подножия на вершину горы, он может только падать вниз с вершины. Река не будет течь в гору, она может только стекать с горы, а на равнине будет искать себе русло, огибая все возвышения рельефа и стремясь к достижению уровня мирового океана. Всё в природе стремится к соблюдению энергетических условий. Всё, кроме человека – он устремлен на достижение вершин. Даже если у него нет намерения покорить горный Эверест, он стремится к достижению иных вершин: профессиональных, спортивных, научных и т. д. И даже если человек не стремится ни к каким вершинам, ему все равно приходится постоянно преодолевать энергетический барьер: учиться, справляться с трудностями взросления, выстраивать семейные отношения, добывать хлеб насущный, заботиться о близких и т. д. Преодоление – это то, что движет прогрессом человеческого общества. Не свободное скольжение по физической глади жизни, а воля к преодолению делает человека человеком и отличает его от всех иных видов живой и неживой материи.

Человек нарушает даже законы гравитации. Разумеется, он, как и вся другая материя на Земле, испытывает на себе силу гравитационного притяжения. Но способен преодолевать ее – он может, например, подпрыгнуть. С одной стороны, смешно и упоминать про такую способность, однако на фоне всей другой неживой материи она является уникальной – камни прыгать не умеют. Человек сообщает мышцам ног силу для совершения работы, направленной на преодоление силы тяжести. Он использует свою внутреннюю энергию для придания телу ускорения, направленного в сторону, противоположную действию сил гравитации. Его действие является гравитационно-отталкивающим. Он обладает способностью кратковременного преодоления гравитации без приложения сторонних сил – благодаря этому может перемещаться по поверхности планеты в любом направлении. В процессе освоения ближнего космоса человек смог полностью оторваться от оков гравитации. Для этого ему потребовалась дополнительная энергия, но он смог ее получить и использовать.

Человек – это сложная система, состоящая из множества молекул, клеток, органов, подсистем. При этом каждый отдельный элемент, обособленная часть, оторванная от связей с системой человеческого организма, сама по себе не имеет абсолютно никакого значения. Человек – это единое целое, которое несравненно больше, чем просто сумма его частей. В этом целостном единстве он является неделимой частицей. Человека с полным на то основанием можно назвать антропным квантом.

Квант, конечно, не типичный, экзотический, но это именно квант:

• Во-первых, человек обладает собственной внутренней энергией – способностью к действию, деятельности, совершению работы, не связанной с воздействием на него иных сил или переносом вещества.

• Во-вторых, энергия одного человека – это самая маленькая порция энергии вещества, называемого разумной живой материей. Меньше не бывает.

• В-третьих, энергия, которой располагает человек, является неделимой величиной. Человек может поделиться результатами работы своей энергии, но не может поделиться самой энергией.

Антропный квант имеет свои наблюдаемые физические характеристики, которыми можно описать его физическое состояние: массу, рост, возраст, силу, скорость, давление и т. д. Физические характеристики меняются в зависимости от различных факторов, особенно от возраста, но при этом не могут выходить за рамки определенного диапазона.

Антропный квант существует как эффективная энергетическая машина, работающая по законам физики, и являющаяся одновременно:

• Потребителем энергии.

• Преобразователем энергии.

• Генератором энергии.

• Аккумулятором энергии.

Человек потребляет энергию вместе с пищей в количестве, примерно соответствующем потреблению одной лампочки накаливания на 100-150 Ватт. В результате обменных процессов потребленная энергия преобразуется в тепловую энергию тела, в кинетическую энергию сокращения мышц, в электрическую энергию центральной нервной системы. Часть энергии человек расходует «на себя» – на переваривание пищи, на перемещение в пространстве массы своего тела и на обеспечение работы внутренних органов. Наиболее энергетически затратным органом является мозг – составляя всего 2% от массы тела, он никогда не прекращает свою работу и потребляет в состоянии покоя около 10% всей энергии организма, в состоянии активности – до 25%, а в стрессовых ситуациях – до 40%. Помимо обеспечения жизнедеятельности собственного организма, часть энергии расходуется на совершение внешней работы. Человек обладает способностью аккумулировать энергию и обходиться в течение нескольких дней без потребления пищи.

Антропный квант обладает собственным спином. Это уже чисто квантовая характеристика. Что именно она дает человеку в энергетическом плане – неизвестно, это совершенно не исследованное поле, никто не изучал этот вопрос. Если обратиться к аналогиям в микромире, то там спин обеспечивает квантовые системы собственным моментом импульса, переводит их из одного пространства состояний в другое – заставляет «биться сердце» атомов, превращая их в неутомимые природные perpetuum mobile. За счет квантовых эффектов может происходить практически бесконечное движение в некоторых физических процессах, например, петлевые токи в сверхпроводниках и вихри в сверхтекучей жидкости. Следуя аналогиям, можно предположить, что спин – это очень важная характеристика человека, связанная с его жизненной энергией, с самой жизнью.

Для антропного кванта выполняется принцип суперпозиции его энергетических состояний. Это тоже квантовая характеристика. Человек может находиться в состоянии бодрствования и в состоянии сна. Это два разных состояния одной системы, которые являются ортогональными друг к другу и дискретными. Если человек спит, то он не может бодрствовать и, наоборот, если человек активен, то он не может одновременно спать.

Есть у антропного кванта и своя «постоянная Планка», связанная с суточным циклом жизнедеятельности человека и характеризующая переход антропного кванта из одного энергетического состояния в другое. Она будет значительно больше Планковской константы, однако и наш квант сильно отличается от обычных.

Кот Шредингера – 2

Проведем со злосчастным котом Шредингера еще один эксперимент, в обратном порядке и на этот раз без урана и кислоты. Мы не будем ждать момента, когда кот перейдет в смешанное состояние. Привлечем кота, который с самого начала эксперимента находится в неопределенном, «размытом» состоянии, «не жив и не мертв».

Возьмем прикрытую коробку, где находится спящий кот. Наблюдателю предстоит ответить на тот же сакраментальный вопрос: кот жив или мертв? При этом ему запрещено открывать коробку или производить какое-либо иное возмущение среды. Теперь сам наблюдатель оказывается в условиях квантовой неопределенности: он видит координату кота – коробку, но его сигнальная система (зрение, слух и др.) не имеет возможности замерить импульс кота – он не перемещается и из коробки не доносится ни звука. Пока кот безмятежно спит, для наблюдателя вероятность 50%, что там находится живой кот, и такая же вероятность, что там находится кот мертвый. Но как только от кота пошел какой-либо импульс, – он замяукал или высунул голову из коробки, – для наблюдателя становится очевидным, что кот жив, Иллюстрация 6.

Правда, при этом в состояние неопределенности приходит координата – проснувшись, кот получает возможность перемещаться в пространстве. Перед нами наглядная иллюстрация принципа неопределенности Гейзенберга. Пока спящий кот «привязан» к определенной точке пространства, нам известно его местоположение, но «заглушен» импульс. Если кот проснулся, то у него появляется импульс, но совсем не факт, что нам удастся быстро обнаружить его в какой-то конкретной точке открытого пространства.

Иллюстрация 6. Кот Шредингера-2

Наблюдатель в условиях квантовой неопределенности. Кот жив или мёртв?

Задача перед экспериментом стоит та же, что и в его оригинальной версии: попытаться обнаружить за квантовой механикой какой-то более глубокий скрытый физический фундамент, позволяющий перейти от состояния неопределенности к состоянию определенности и смоделировать нашу «кошачью» квантовую систему с помощью детерминированной физики. Но поле поиска в нашем эксперименте существенно меняется. Нам не нужно будет смешивать, а потом пытаться как-то разделить живого и мертвого кота. Мы будем вести поиски по границе, отделяющей спящего кота от проснувшегося.

Сон является естественным физиологическим состоянием человека и имеет четко выраженную суточную цикличность. Он обеспечивает организм отдыхом, играет важную роль в процессах метаболизма, способствует переработке и хранению информации, восстанавливает иммунитет и защитные силы организма.

Природа сна, на которую наброшен покров чего-то мистического, интересовала людей во все времена. Древние греки считали ночной сон и сон вечный близкими явлениями. Аристотель описывал сон как «пограничное состояние между жизнью и не жизнью». При этом люди всегда замечали и использовали целебную силу сна. Изучением его природы занимались выдающиеся русские ученые-физиологи И.М. Сеченов и И.П. Павлов, советско-израильский психофизиолог В.С. Ротенберг, основатель психоанализа З. Фрейд, Исследованию сна посвятил свою жизнь уроженец Российской империи американский нейрофизиолог Н. Клейтман, обнаруживший и описавший разные фазы сна, в том числе фазу быстрого сна (БДГ–фазу или REM–фазу).

Природа сна изучается, однако она по-прежнему ставит больше вопросов, чем дает ответов. Медицина исследовала человека вдоль и поперек, просеяла его до мельчайших молекул, научилась делать реинжиниринг генома – создавать младенцев с заранее заданными характеристиками. При всем том до сих пор не известно, для чего вообще нужен сон.

Когда-то считалось, что сон необходим для вывода токсинов, которые накапливаются за время бодрствования и начинают отравлять мозг, но никаких специфических «ядов сна» так и не было обнаружено. Сон необходим для отдыха уставшего тела? Но люди, у которых тело не работает, страдающие заболеваниями, связанными с атрофией мышц, точно также нуждаются в сне. Сон нужен для отдыха мозга, нагруженного полученной за день информацией? Но оказалось, что мозг во время сна не только не отдыхает, а наоборот, его нейроны работают даже более интенсивно, чем во время бодрствования.

Учеными прорабатываются различные теории, каждая из них открывает какие-то важные детали, но эти детали, как выпавшие кусочки мозаики, не дают представления об общей картине. Общепринятой точки зрения относительно природы и функции сна не существует.

Объективно сон сопровождается изменением физического состояния человека:

• Снижается мышечная активность.

• Снижается активность работы внутренних органов, замедляется обмен веществ.

• Понижается температура тела, снижается частота дыхания и пульса.

• Снижается порог восприятия, сознание отключается от реальности.

• Головной мозг во время сна работает не меньше, чем в состоянии бодрствования, но по-другому. По мере развития сна, низкоамплитудная и высокочастотная электрическая активность мозга начинает меняться и появляются низкочастотные и высокоамплитудные волны.

Объективно состояние сна характеризуется также необходимостью изменения пространственного положения тела человека – принятия горизонтального положения, ортогонального (перпендикулярного) по отношению к положению в состоянии бодрствования. Сон необходим для функционирования всех высших животных, однако ни к одному существу природа не предъявляет столь жестких требований по ориентации тела в пространстве во время сна, как к человеку. Лошади могут спать стоя, дельфины – активно перемещаясь в море, птицы – во время полета. У человека же мышцы во время сна расслабляются настолько, что становятся неспособными держать его вес. Спать стоя человек не в состоянии, сон в положение сидя не является полноценным.

Помимо характеристик, поддающихся объективному наблюдению и инструментальному контролю, у сна есть другая сторона, субъективная – сновидения. Во сне человеку снятся различные картины, в которых он может быть активным действующим лицом и переживать различные эмоции, как положительные, так и отрицательные. Он не только воспринимает зрительные, слуховые, тактильные образы, но и ощущает запах и вкус. Человек во сне может оказаться в любом месте, мгновенно перемещаться в пространстве, летать, даже проходить сквозь стены – здесь нет ничего невозможного. Сны могут быть обыденными, ничем не примечательными, и могут быть очень яркими, запоминающимися. Случаются «многосерийные» сны, где развивается одна сюжетная линия, но между отдельными «сериями» проходят месяцы и годы. Более того, изредка сны оказываются провидческими или озаряют научными открытиями, о чем повествуют, например, истории об открытии Д.И. Менделеевым периодической таблицы или о создании Н. Бором планетарной модели строения атомов. При этом стоит заметить, что внезапным озарениям ученых во сне предшествовала их многолетняя, целенаправленная, напряженная работа наяву.

Считается, что сновидения проецируются реальными переживаниями в состоянии бодрствования. При этом они не поддаются какому-либо контролю или управлению ни со стороны спящего, ни со стороны сторонних наблюдателей. Всё, что происходит с человеком внутри сновидения, является мнимым, не имеющим отношения к реальности.

Зачем снятся сны? Какова их природа? Каков механизм образования? У науки нет однозначных ответов на эти вопросы. Электроэнцефалограммы головного мозга – единственные средства объективного контроля сновидений, но они не могут дать полной картины.

Сны продуцирует мозг, но не выявлено какого-то специального «центра сна». Сегодня ученые приходят к выводу, что спящий мозг и бодрствующий мозг очень схожи между собой в плане активации – и в том, и в другом случае задействованы одни и те же области. Человек видит во сне лица тогда, когда активен участок мозга, который и наяву отвечает за распознавание лиц людей и формирование визуальных образов. Сны с пространственным восприятием, движениями и обдумыванием чего-либо появляются тогда, когда активированы участки мозга, которые и наяву отвечают за ощущение пространства, двигательную активность и мыслительный процесс, соответственно. Эффект БДГ (быстрого движения глаз) говорит о том, что зрительные органы задействованы во время сновидений. Большинство же органов в состоянии сна не активны, но при этом активен участок ЦНС, придающий им импульс.

Исследования сомнологов свидетельствуют, что центральная нервная система человека функционирует в двух разных режимах – бодрствования и сна:

ЦНС в режиме бодрствования:

–Получает сигналы реального мира.

–Обрабатывает полученные сигналы, формирует ответные импульсы.

–Посылает импульсы системам организма.

–Приводит в действие различные органы для ответной реакции.

ЦНС в режиме сна:

–Создает имитационные сигналы.