Текст книги "Новый ум короля: О компьютерах, мышлении и законах физики"

Автор книги: Роджер Пенроуз

сообщить о нарушении

Текущая страница: 45 (всего у книги 47 страниц)

Временны́е задержки в реакции сознания

Теперь я хочу рассказать о двух экспериментах (описанных в работе Харта [1982]), которые проводились на добровольцах и которые, как мне кажется, имеют прямое отношение к нашим рассуждениям. В ходе этих экспериментов изучалось характерное время, которое требуется сознанию для того, чтобы осуществить определенное действие и отреагировать на внешнее воздействие. Первый из них, таким образом, изучал активную деятельность сознания, а второй – пассивную. Связанные воедино, результаты этих экспериментов представляются еще более поразительными.

Первый эксперимент был проведен Корнхубером и его коллегами в Германии, в 1976 году (Дике и др. [1976]). Ряд испытуемых согласились на запись электрических сигналов, снятых с определенной точки поверхности головы (т. е. на электроэнцефалограмму, или ЭЭГ). Испытуемые должны были внезапно сгибать по своему усмотрениюуказательный палец. Идея заключалась в том, что на электроэнцефалограмме окажутся зафиксированы некие признаки мозговой активности, которая возникает в голове в момент принятия сознательного решения согнуть палец. Чтобы получить значимый сигнал с дорожек ЭЭГ, нужно было усреднить его по нескольким испытаниям, и результирующий сигнал при этом получался не очень «показательным». Но вот что оказалось примечательным, так это отмеченное на ленте постепенное нарастание электрического потенциала в течение целой секунды– а то и всех полутора – происходящее до того момента, как палец действительно сгибался. Это, по-видимому, означает, что сознательный процесс принятия решения занимает не менее секунды – и только затем следует его исполнение! Это очень сильно отличается по времени от куда более короткого промежутка времени реакции на внешнее раздражение, если способ реакции задан заранее (например, если испытуемый должен сгибать палец не «по собственному хотению», а исключительно в ответ на вспышку светового сигнала). В этом случае нормальной является задержка реакции длительностью около одной пятой секунды, что примерно в пять раз быстрее, чем «волевое действие», отраженное в экспериментальных данных Корнхубера (рис. 10.5).

Рис. 10.5.Эксперимент Корнхубера. Решение согнуть палец принимается за начало отсчета, однако предшествующий сигнал (усредненный по многим опытам) свидетельствует о том, что сгибание пальца «предвиделось»

Во втором эксперименте Бенджамин Либет из Калифорнийского университета, в сотрудничестве с Бертрамом Фейнстейном из Нейрологического института в Сан-Франциско (Либет и др. [1979]) проводили опыты с добровольцами, которым по независимым причинам предстояла хирургическая операция на мозге и которые соглашались на имплантацию электродов в определенные точки соматосенсорной коры своего головного мозга. Эксперимент Либета показал, что между стимуляцией кожи этих пациентов и ее осознанием проходило примерно полсекунды, несмотря на то, что сам мозг должен был получить соответствующий сигнал примерено через одну сотую долю секунды; а заранее запрограммированный «рефлексивный» ответ на этот раздражитель (см. выше) мог быть выработан мозгом примерно через одну десятую секунды (рис. 10.6).

Рис. 10.6.Эксперимент Либета: о) воздействие на кожу, «как кажется», осознается практически без задержки; б) стимуляция коры, длящаяся меньше полсекунды, не осознается; в) стимуляция коры продолжительностью более, чем полсекунды, осознается примерно через полсекунды; г) такая стимуляция коры может приводить к «обратной маскировке» более раннего воздействия на кожу, показывая, что осознание этого воздействия, на самом деле, еще не имело места к моменту стимуляции коры; д) если стимуляция кожи произведена вскоре после такого воздействия на кору, то тогда реакция на стимуляцию кожи «сдвигается назад», хотя с реакцией на стимуляцию соматосенсорной коры этого не происходит

Более того: несмотря на такое «запоздалое» осознание стимулирующего воздействия, субъективное впечатление, возникавшее у пациентов, позволяло им утверждать, что не было вообще никакой задержки! (Некоторые эксперименты Либета предусматривали стимулирование зрительного бугра, (см. гл.9 «Как же устроен мозг?»). Результат был тот же, что и при воздействии на соматосенсорную кору головного мозга.)

Напомним, что соматосенсорная кора – это область головного мозга, куда поступают сигналы от органов чувств. Так, электрическая стимуляция зоны соматосенсорной коры, соответствующей некоторому определенному участку поверхности кожи, воспринимается испытуемым в точности так, как если бы что-то действительно коснулось его кожи в этом месте. Однако оказалось, что если эта электрическая стимуляция длится менее, чем примерно полсекунды, то испытуемый не получает никакого ощущения вообще. В противоположность этому, прямая стимуляция точки на самой поверхности кожи может ощущаться даже в том случае, когда она мгновенна.

Теперь предположим, что сначала тронули кожу, а затем подвергли электрической стимуляции соответствующую точку в соматосенсорной коре. Что чувствует пациент? Если электростимуляция производится примерно через четверть секунды после касания кожи, тогда касание кожи не ощущается вообще! Этот эффект получил название обратной маскировки . Каким-то образом стимулирование коры мозга препятствует осознанию обычного ощущения от касания кожи. Сознательное восприятие может быть предотвращено («замаскировано») более поздним событием, если это событие происходит не позднее, чем через полсекунды. Это говорит о том, что сознательное восприятие такого воздействия проявляется примерно через полсекунды после самого воздействия!

Однако, по все видимости, испытуемые не осознавали столь долгой задержки своего восприятия. Найти разумное объяснение этому удивительному открытию можно было бы, предположив, например, что «время» всех наших «восприятий» действительно отличается примерно на полсекунды от «реального времени» – как будто наши внутренние часы просто «неверны» и отстают на полсекунды или около того. Время восприятия некоторого события в этом случае должно всегда отстоять на полсекунды от того момента, когда указанное событие произошло. Это дало бы возможность представить последовательную, хотя и неудовлетворительно замедленную картину нашего чувственного восприятия.

Возможно, что-то подобное происходило во второй части эксперимента Либета, где он вначалестимулировал кору мозга, продолжая эту стимуляцию гораздо дольше, чем полсекунды – и касался кожи во время этой стимуляции, но ранее, чем через полсекунды после ее начала. И стимуляция коры, и касание кожи воспринимались раздельно, так что пациенту было ясно, какой именно стимул он воспринимал. Однако, когда его спрашивали, какой стимул он ощутил первым, он обычно отвечал, что это было касание кожи, тогда как, на самом деле, стимуляция коры всегда предшествовало ему! Таким образом, испытуемый и вправду сдвигал свое восприятие прикосновения к коже назад во временипримерно на полсекунды (см. рис. 10.6). Однако это представляется не просто глобальной «ошибкой» внутреннего ощущения времени, но более тонкой структурной перестройкой временно́й шкалы восприятия событий. Поскольку в случае стимуляции коры (учитывая, что она в действительности воспринимается не позднее, чем через полсекунды после ее начала), такая задержка не наблюдается.

Опираясь на данные первого из вышеописанных экспериментов, мы, по всей видимости, можем сделать вывод о том, что сознательному действию необходимо примерно около секунды или полутора секунд на то, чтобы быть приведенным в исполнение; а в соответствии со вторым экспериментом – что осознание внешнего события, по-видимому, не происходит раньше, чем через полсекунды после момента события. Представим себе, что происходит, когда человек реагирует на некоторое неожиданное внешнее событие. Предположим также, что ответ требует моментального сознательного действия. Если принять в расчет открытие Либета, то должно пройти полсекунды прежде, чем сознание «включится»; и после этого, как следует из опытов Корнхубера, потребуется еще секунда, а то и более, прежде чем человек «осознанно» отреагирует на это событие. Таким образом, весь процесс – от сенсорного восприятия до моторного отклика – занимает примерно две секунды! Очевидный вывод из этих двух экспериментов, если рассматривать их вместе, напрашивается сам собой; сознание вообще не может быть задействовано там, где ответная реакция на внешнее событие должна занимать не более пары секунд!

Странная роль времени в сознательном восприятии

Можно ли доверять результатам этих экспериментов? Если это так, мы с необходимостью приходим к выводу, что мы действуем как «автоматы», когда чтобы изменить реакцию, требуется менее одной или двух секунд. Становится несомненным, что сознание, по сравнению с другими механизмами нервной системы, работает довольно медленно. Я и сам замечал, как иной раз моя рука продолжала захлопывать дверцу машины еще несколько мгновений спустя после того, как я заметил, что в машине осталось что-то нужное, и как сознательный приказ остановить движение руки патологически не успевает за ним – так медленно все это происходит. Но требует ли это и впрямь целую секунду, а то и две? Такой длительный промежуток времени кажется мне невероятным. Разумеется, мое сознательноевосприятие забытой вещи в машине вместе с моим воображаемым «свободно-волевым» приказом остановить руку вполне моглислучиться уже после обоих этих событий. Возможно, сознание – это просто наблюдатель, который воспринимает происходящее не иначе, как повторное исполнения всего спектакля. Аналогично, опираясь на результаты вышеописанных опытов, можно считать, что какая бы роль не отводилась сознанию, например, при отбивании теннисного мяча – не говоря уже об игре в пинг-понг – у него просто не хватило бы времени на ее исполнение! Несомненно, что у опытных игроков все наиболее важные приемы игры наиподробнейшим образом запрограммированы на уровне мозжечка. Но вот чтобы сознание не играло никакойроли в принятии решения относительно того, какой удар должен быть выполнен в конкретный момент – в это я могу поверить с большим трудом. Конечно, многое заложено в интуитивном угадывании следующего движения соперника, и наличии множества заранее просчитанных и приготовленных вариантов ответа на каждое из них – но такой сценарий, при котором сознание вообщене участвует в формировании ответной реакции, кажется мне неэффективным и маловероятным. Эти возражения были бы еще более уместны в случае обычного разговора. Здесь также собеседники могут частично догадываться, что скажет другой, но в ответах оппонента должно достаточно часто присутствовать что-то неожиданное, иначе беседа просто потеряла бы смысл! И вряд ли кто будет спорить, что в обычном разговоре на то, чтобы ответить собеседнику, требуется куда меньше, чем две секунды времени!

Похоже, есть основания сомневаться, что в экспериментах Корнхубера сознанию «действительно» нужно полторы секунды для выполнения задуманного действия. Хотя усредненнаяпо всем записям ЭЭГ задержка между возникновением намерения согнуть палец и непосредственным действием дает как раз такую величину, тем не менее может оказаться, что только в некоторыхслучаях намерение проявлялось столь рано – причем часто не приводило в действительности к сгибанию пальца; тогда как во многих других случаях сознание приводило палец в движение гораздо быстрее. (На самом деле, более поздние эксперименты, см. Либет [1987, 1989], позволяют сделать иные, чем у Корнхубера, выводы. Однако загадки, связанные с временны́ми аспектами сознания, так и остались нерешенными.)

Давайте представим себе на минуту, что результаты обоих экспериментов справедливы. Тогда с необходимостью следует признаться в том, что мы могли до сих пор идти по глубоко ошибочному пути, используя при изучении работы сознания обычные физические правила для времени! В самом деле, есть нечто весьма странное в том, как время входит в наше сознательное восприятие, и я думаю, что для интерпретации этого феномена в рамках наших традиционных представлений может понадобиться совсем иная концепция. Сознание – это, в конце концов, единственное известное нам явление, согласно которому время «течет»! Способ рассмотрения времени в современной физике не отличается по существу от способа рассмотрения пространства [225]225
  Эта симметрия между временем и пространством становится еще более удивительной в случае двумерногопространства-времени. Уравнения двумерной физики пространства-времени оказываются существенно симметричны относительно взаимозамены координат пространства и времени – однако, в двумерной физике никто не стал бы требовать от пространства, чтобы оно «текло». Трудно поверить, что «реальное течение» времени в нашем восприятии окружающего мира обусловлено разве что асимметрией между числом измерений пространства ( 3 ) и измерений времени ( 1 ), характерной для нашего пространства-времени.


[Закрыть]; так что, на самом деле, «время» в физических процессах не «течет» – вместо этого рассматривается статичное «пространство-время», где фиксируются события, происходящие в нашей вселенной! Однако, мы воспринимаем время текущим(см. главу 7). Я полагаю, что и здесь присутствует некая иллюзия, и что, на самом деле, время нашего восприятия не течет линейно в одном направлении (что бы это ни значило!). «Кажущуюся» временну́ю упорядоченность воспринимаемых событий мы, по-моему, привносим в наши ощущения сами для того, чтобы как-то согласовать их с единым для окружающего нас физического мира поступательным движением во времени.

Некоторые могли бы усмотреть в подобных замечаниях изрядную долю беспочвенного «философствования» – и их обвинения, конечно же, были бы справедливы. Как можно «ошибаться» относительно того, что ты действительно воспринимаешь? Ясно, что ощущения – это ( по определению) то, что непосредственно осознается; поэтому они просто не могут быть «неправильными». Тем не менее, я думаю, что, на самом деле, мы все-таки « ошибаемся», когда воспринимаем время, как движущееся вперед – несмотря на неадекватность доступных мне языковых средств для описание моего убеждения; и что существуют свидетельства, подтверждающие справедливость такой гипотезы (см. Черчланд [1984]).

Исключительно ярким примером (см. гл.10 «Вдохновение, озарение и оригинальность») является способность Моцарта «охватывать единым взглядом» всю музыкальную композицию, даже когда «она бывает довольно длинной». Исходя из описания самого Моцарта, можно предположить, что этот «взгляд» охватывал все существенные стороны произведения – и что, тем не менее, интервал времени (в обычном физическом смысле), необходимый для подобного сознательного восприятия композиции, оказывался заведомо короче того, который потребовался бы для ее исполнения. Кто-то может считать, что все воспринималось совсем по-другому, и Моцарт «видел» свое будущее произведение в форме пространственно-распределенных образов или, допустим, готовой музыкальной партитуры. Но и для внимательного прочтения партитуры таких размеров необходимо довольно много времени – и, к тому же, я сильно сомневаюсь в том, что исходное восприятие Моцартом своей композиции могло принимать указанную форму (иначе он бы наверняка об этом сказал!). Образное восприятие кажется более вероятным; однако, (как и в большинстве случаев визуализации в математике, с которыми я лично сталкивался) я сильно сомневаюсь, что в сознании Моцарта мог совершаться прямой перевод музыки на язык зрительных образов. Мне кажется, что интерпретировать «взгляд» Моцарта правильнее всего с чисто музыкальнойточки зрения, с четким временны́м распределением, которое обычно возникает при прослушивании (или исполнении) музыкального произведения. Ведь музыка состоит из звуков, воспроизведение которых требует определенного времени – времени, которое, со слов самого Моцарта, «…позволяет мое воображение».

Послушайте четырехчастную фугу из последнего раздела Искусства фугиИ. С. Баха. Знатоки Баха не могут не переживать стресс, когда музыка останавливается после десяти минут звучания, сразу же после вступления третьей темы. Кажется, что композиция каким-то образом все еще существует «там, вовне» – просто сейчас она внезапно замерла. Бах покинул этот мир, не успев закончить свою работу и не оставив нам ни единого намека на то, как он намеревался продолжить ее. Однако, она начинается с такой уверенностью и бесспорным мастерством, что невозможно представить себе, чтобы у Баха в то время не было ясного представления о всех ключевых моментах своего будущего произведения. Нужно ли ему было мысленно исполнять композицию в обычном темпе, каждый раз «проигрывая» ее заново по мере возникновения новых идей и различных поправок? Я не могу себе представить, что это происходило таким образом. Как и Моцарт, он должен был представлять себе работу целиком, связывая в голове воедино как ее сложнейшую структуру, так и многочисленные замысловатые украшения – все то, без чего не мыслимо создание фуг. При том, что и временные характеристики музыки важны никак не меньше. Ибо как музыка может оставаться музыкой, если она не исполняется «в реальном времени»?

Рождение замысла романа или истории можно было бы рассматривать как аналогичный (хотя, на первый взгляд, и менее непостижимый) процесс. Охватывая внутренним взором всю жизнь персонажа, необходимо продумывать различные события, которые автор, как кажется, просто не сможет вставить в сюжет, не проиграв предварительно в «реальном времени». Однако это далеко не всегда необходимо. Даже сохранившиеся в памяти впечатления от лично пережитых событий оказываются настолько «сжатыми», что их можно мысленно «пережить» вновь за доли секунды!

Видимо, существует определенное (и при том значительное) сходство между сочинением музыки и математическим мышлением. Многие, вероятно, уверены, что математическое доказательство строится в виде цепочки последовательных утверждений, где каждый шаг вытекает из предыдущего. Но, на самом деле, замысел доказательства едва ли когда возникает подобным образом. Общее представление и лишь интуитивно понятное концептуальное содержание – вот что в действительности необходимо для построения математического доказательства; и это едва ли можно соотнести с тем временем, которое потребовалось бы в дальнейшем для его полного последовательного изложения.

Предположим далее, что мы допускаем отсутствие соответствия между внутренней шкалой времени нашего сознания – с одной стороны, и течением времени в окружающем нас физическом мире – с другой. Не рискуем ли мы при этом столкнуться с парадоксом? Предположим к тому же, что в природе наших сознательных действий заложено что-то неуловимо телеологическое, позволяющее будущим впечатлениям от действия в прошлом оказывать влияние на само это действие. Ясно, что это могло бы привести нас к противоречию, подобному парадоксальным следствиям из предположения о возможности распространения сигнала со скоростью, превышающей скорость света, которое мы рассматривали – и совершенно обоснованно отвергли – в конце главы 5 (см. гл.5 «Общая теория относительности Эйнштейна»). Я считаю, что никакого парадокса здесь быть не должно – как это непосредственно следует из моих утверждений, касающихся самого понятия сознания и его возможностей. Если вы помните, я выдвигал предположение о том, что сознание, в сущности, есть способность « видеть» непреложную истину; и что оно может представлять собой своеобразный контакт с миром идеальных математических идей Платона. Напомню, что мир Платона сам по себе имеет вневременну́ю природу. Восприятие истины Платона не несет подлинной информации – имея в виду технический аспект понятия «информации», связанный с возможностью ее передачи; так что, на самом деле, не будет никакого противоречия даже в том случае, если бы подобное сознательное восприятие распространялось обратно во времени!

Но даже если мы согласимся с тем, что сознание связанно со временем таким причудливым образом – и что благодаря сознанию происходит своего рода контакт между нашим физическим миром и определенной вневременной сущностью – как тогда быть с физически обусловленным и упорядоченным во времени действием материального мозга? И снова мы, по-видимому, вынуждены отводить сознанию роль простого «зрителя» – в противном случае нам придется так или иначе подтасовывать физические законы, чтобы не нарушить естественное развитие событий. Однако я все же отстаиваюактивную роль сознания, которая дает ему преимущество в ходе естественного отбора. Ответ на эту дилемму, как мне кажется, может заключаться в том странном способе, как должна действовать ПКТГ, разрешая конфликт между двумя квантово-механическими процедурами Uи R(см. гл.8 «Что скрывается за гипотезой о вейлевской кривизне?» и гл. 8 «Ящик Хокинга: связь с гипотезой о вейлевской кривизне?»).

Вспомним о проблемах со временем, которые возникали в результате наших попыток согласовать R– процедурусо (специальной) теорией относительности (главы 6, 8, «„Парадокс“ Эйнштейна, Подольского и Розена», «Эксперименты с фотонами: проблема для специальной теории относительности?» и «Когда происходит редукция вектора-состояния?»). При описании этой процедуры в обычных пространственно-временных терминах она, кажется, вообще теряет всякий смысл. Рассмотрим квантовое состояние пары частиц. Как правило, такое состояние должно быть коррелированным(т. е. описываться не простым выражением | ψ )| X ), где каждый из сомножителей | ψ ) и | X ) описывает только одну частицу, но представляет собой сумму вида | ψ | X ) + | α | β ) +… + | γ | σ ). Тогда наблюдение за одной из частиц окажет на другую нелокальное воздействие, которое не может быть описано в обычных пространственно-временны́х терминах, согласующихся со специальной теорией относительности ( ЭПР; эффект Эйнштейна-Подольского-Розена). Подобные нелокальные эффекты должны неявным образом присутствовать в предложенной мною «квазикристаллической» аналогии для роста и сокращения дендритов.

Под «наблюдением» я здесь понимаю усиление действия каждой наблюдаемой частицы до тех пор, пока не достигается некий уровень, соответствующий, например, «одногравитонному критерию» в рамках ПКТГ. В более «стандартной» терминологии «наблюдение» – это крайне нечетко определенное понятие; и, согласитесь, трудно себе представить, как можно начинать теоретические исследования в области квантово-механического описания работы мозга, если приходится считаться с необходимостью рассматривать мозг в качестве объекта, который постоянно «наблюдает сам себя»!

Моя собственная идея заключается в том, что концепция ПКТГ, напротив, должна дать нам объективнуюфизическую теорию редукции вектора состояния ( R– процедуры), которая никак не будет зависеть от нашего взгляда на сознание. У нас пока нет такой теории, но, по крайней мере, можно быть уверенным, что ее создатели не будут спотыкаться о фундаментальные вопросы, связанные с точным определением сознания!

Я полагаю, что именно послеоткрытия теории ПКТГу нас в конце концов появится возможность описания с ее помощью феномена сознания. Вообще говоря, я склонен считать, что априори предполагаемые свойства ПКТГокажутся на самом деле еще менее удобными для их адекватного описания в обычных пространственно-временны́х терминах, чем упомянутые выше загадочные явления ЭПРв системе двух частиц. Если я прав, и сознание напрямую связано с будущей теорией ПКТГ, то лишь с большой натяжкой нам удастся применить к нему наши привычные пространственно-временны́е описания.