Могут ли известные частицы и взаимодействия объяснить сознание? На фундаментальном уровне всей реальностью управляют лишь несколько частиц и сил. Как их комбинации создают человеческое сознание?
Теоретически все, что существует в физической Вселенной, зависит только от тех же фундаментальных сущностей и взаимодействий, которые мы обнаруживаем, разделяя материю на части до минимально возможных масштабов. Живые существа можно разделить на клетки; сами клетки состоят из органелл; органеллы можно разбить на молекулы; молекулы состоят из атомов; атомы состоят из электронов и атомных ядер; электроны не могут распадаться дальше, но сами ядра состоят из кварков и глюонов.
Поэтому мы должны быть в состоянии взять эти фундаментальные составляющие материи - кварки, глюоны и электроны - и скомпоновать их различными способами, чтобы объяснить все, с чем мы сталкиваемся в повседневной жизни. Но возможно ли это, имея всего лишь эти простые строительные блоки и четыре фундаментальных взаимодействия? Можем ли мы объяснить все, включая сознательных людей? Это, конечно, огромный вызов.
Как частицы и силы в исходном кварк-глюонном супе идеально подходят для формирования: ядра (1), а при присоединении электронов, атома (2) со своими особыми свойствами, бесчисленного количество молекул (3) со своими свойствами, способных образовывать жизнь (4), которая может достичь сознания (5) и, в конечном итоге привести к астрофизикам (6)?
Такая точная "подгонка" вряд ли может быть чистым совпадением".
Это верное утверждение? Давайте посмотрим на доказательства, известные сегодня, чтобы попытаться выяснить это.
Все частицы Стандартной модели, которая представляет известные составляющие Вселенной, за исключением неизвестных, которые в настоящее время представлены заполнителями темного вещества и темной энергии, делятся на две категории: фермионы и бозоны. Фермионы - это то, что мы считаем составляющими материи: кварки и лептоны. Кварки связываются вместе, образуя протоны, нейтроны и все другие тяжелые составные частицы, в то время как лептоны состоят как из заряженных частиц, которые связываются с протонами и нейтронами и вращаются вокруг них (например, электрон), так и из незаряженных частиц малой массы. которые практически ни с чем не взаимодействуют: нейтрино.
Но бозоны не менее важны. Эти частицы опосредуют все (негравитационные) силы и взаимодействия, которые имеют место между частицами. Хотя существует 12 различных бозонов, они сгруппированы так, что описывают всего три взаимодействия. Восемь глюонов опосредуют сильное ядерное взаимодействие и действуют только на частицы с цветовым зарядом: кварки, антикварки и другие глюоны. Все три слабых бозона, W+, W- и Z⁰, массивны и обеспечивают слабое ядерное взаимодействие.
Фотон, каким бы одиноким он ни был, отвечает за передачу всей электромагнитной силы. Все заряженные частицы испытывают электромагнитное взаимодействие, включая все фермионы, кроме нейтрино и антинейтрино.
Когда к этому добавляется гравитация, мы получаем наблюдаемую Вселенную, которую видим, с известными нам законами, параметрами и константами, управляющими ею. Однако многие параметры, которым подчиняется природа, не могут быть предсказаны теорией, их необходимо измерить, чтобы узнать, и, насколько нам известно, это "константы", которых требует наша Вселенная.
Эти силы имеют свойства, отличные друг от друга в том, что касается их поведения. Электромагнитная сила, например, является силой дальнего действия: если у вас есть две заряженные частицы, они будут притягивать или отталкивать друг друга пропорционально заряду каждой из них и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Чем дальше вы находитесь, тем слабее электромагнитная сила, но она никогда не падает до нуля, даже на сколь угодно больших расстояниях. Однако положительный и отрицательный заряд в целом уравновешиваются; если собрать два вместе, они образуют электрически нейтральный объект, а на больших расстояниях электрическая сила от нейтрального объекта обращается в ноль.
С другой стороны, сильное ядерное взаимодействие действует совсем по-другому. На очень малых расстояниях сильная сила между объектами, заряженными цветом, падает асимптотически до нуля, но по мере увеличения расстояния между ними сила увеличивается. Это верно до тех пор, пока существует чистый цветовой заряд, но, если заряд нейтрален по цвету, сила также стремится к нулю, как и для нейтрального электромагнитного объекта.