Техника - молодёжи 2006-03, страница 11

РЕМЁСЛА www.tm-magazin.ru

9

щения кванта происходит быстро — за время менее 10¹² с. Время поглощения определить просто — это единица, деленная на полосу поглощаемых частот. А полоса поглощения широкая! Для фотосинтеза нужно, чтобы энергия запасалась и долго хранилась — урожай должен храниться годы, а семена не должны потерять всхожесть. Напомним, что 1 год = 3x10⁷ с. Времена отличаются сильно — почти в 10²⁰ раз — требования противоречивы и поэтому процесс фотосинтеза поневоле оказывается сложным. Я бы не стал упрекать исследователей фотосинтеза в скудности мышления — скованности определенной парадигмой, как это делает автор. Дело в сложности задачи! Я бы не взялся за задачу синтеза радиотехнической цепи на аналоговых элементах с таким отношением времен! Механизм фотосинтеза был выработан в процессе эволюции, причем состав атмосферы менялся. Менялся и конкретный механизм фотосинтеза! Эволюция была направлена на выполнение целого ряда требований, которые сегодня сформулировать трудно. Требование максимальной эффективности и требование максимального поглощения в зеленой области спектра могут не совпадать.

И еще одно обстоятельство — гипотеза автора о преобразовании энергии света в энергию постоянного тока путем электролиза на остриях мне лично не нравится. Процесс мало эф

фективен, имеет низкий КПД. Автором он не доказан. Для передачи информации по нерву сигнал кодируется числом импульсов, а не постоянным током. Равным образом мне не нравится война автора со вторым началом термодинамики. Он должен написать подробнее, обосновать свою позицию, тогда можно будет спорить. Однако считаю, что выдвинутая проблема очень актуальная, она связана с энергетическим кризисом и глобальным потеплением.

Детерминированное классическое поле в КЭД называется пропагатором (рис.1), на диаграммах он изображается линией. Говоря о классических полях, мы говорим о электромагнитном поле (фотоны) и звуке (фононы), многие биологические процессы происходят в среде. Для пропагатора есть теорема существования и единствен

ности. Приемник «принимает решение» — был импульс или нет. В приемнике принципиально есть внутренние шумы — случайные напряжения в зависимости от амплитуды принятого сигнала и мгновенной амплитуды шума. При сдвиге фаз между сигналом и шумом могут возникать ошибки при принятии решения.

Взаимодействие фотона с веществом описывается вершиной (рис. 2) диаграммы Фейнмана. Таким образом, пропагатор детерминирован, а вершина содержит элемент случайности: «Бог играет в кости на вершинах».

Минимальная мощность шумов линейного приемника равна

hv hv P. = B_Tcth-,

где В — полоса частот, Т — температура, hw — энергия кванта. Формула выводится из первых принципов КЭД. Нулевые и тепловые флуктуации возникают только при наличии реальных частиц, и в любой конкретной задаче можно сказать, откуда они берутся.

Структура электромагнитного поля меняется на проводящих поверхностях — касательное к поверхности электрическое поле обращается в нуль. Это приводит к тому, что две металлические пластины при малом зазоре между ними притягиваются (так называемый эффект Казимира). Эффект был рассчитан и измерен. В биологии речь идет не об электромагнитных волнах, а о звуковых, длина волны которых значительно меньше. Поэтому точность «стыковки» выше, чем при использовании электромагнитных нулевых колебаний. Этот эффект позволяет посадить молекулу фермента точно на нужное место. Думаю, что он важен при формировании зародыша организма. Думаю также, что для регистрации запаха нужно точно посадить молекулу с запахом на нужное место клетки-рецептора. А это делает эффект Казимира на звуковых нулевых колебаниях. Поэтому словесные рассуждения автора о нулевых колебаниях просто неправильны.

Значительно более интересен тот факт, что радиотехническая аналогия позволяет сформулировать нетрадиционную интерпретацию квантовой механики. Для линейного приемника сложение сигнала и шума можно описать векторной диаграммой (рис. 3). Uc амплитуда сигнала, 11_ш— амплитуда шума, их сумма зависит от разности фаз между сигналом и шумом.

В простейшем случае окружность радиуса Uo определяет принятие решения о наличии или отсутствии

импульса. Напряжение Uo называется порогом, если

[Uc₊Um|²>Uo², то импульс регистрируется, и наоборот, если

|и_с+и_ш|²<и₀²,

то принимается решение об отсутствии импульса. Возможны ошибки, выброс шумов может быть интерпретирован как ложный импульс, или импульс может быть пропущен. Фотоны при h30 образуют классическое поле, что и обосновывает рассмотрение смеси сигнала и шума.

Здесь есть философский вопрос — шумы случайны по существу или только потому, что мы их не знаем. В первом случае — это в значительной степени вопрос веры, во втором случае шумы детерминированы, но нам неизвестны. Поэтому детерминирован и выбор альтернатив, и сознание человека, все заранее предписано. Против детерминированности шумов в каждой вершине есть физическое возражение — это колоссальный объем информации. И нужна колоссальная энергия для передачи такого объема информации. Однако если вопрос касается веры, физические аргументы не действуют. Вопрос явно выходит за рамки физики.

Для работы сознания необходим вероятностный характер многих квантовых процессов, происходящих в нервной системе. При обработке информации по детерминированным программам новой информации не возникает, если же в познании возникает новая информация, то есть элемент случайности. Пример — Ньютон связал падение яблока с всемирным тяготением, о чем раньше он не задумывался. Появилась случайная связь, он ее запомнил и проверил.

Химические реакции в нерве, которые приводят к генерации нового импульса, описываются сложной диаграммой, в которой есть вершины, содержащие свободные фотонные и фо-нонные линии. Фотонов в проводящей среде может и не быть, а фононы будут. Каждой свободной фононной линии соответствуют шумы, так что элементы случайности есть.

Таким образом, не квантовая механика есть следствие работы сознания, а наоборот — для работы сознания нужны квантовые вероятностные процессы. Вероятностная трактовка квантовой механики была предложена М. Борном. Исходя из Борновского приближения (на современном языке — диаграмм Фейнмана первого порядка), думаю, что вероятностная интерпретация может быть обоснована без использования теории возмущений. Понятие пропагатора справедливо для сколь угодно сложной системы, распад которой запрещен. Поэтому все диаграммы можно понимать как диаграммы сточными решениями, параметры которых определены из эксперимента. При любом измерении должно быть взаимодействие с другой физической системой: появляются диаграммы типа вершины. ОП