普朗克常数变成变量的意识和量子力学
20世纪黎明的曙光看到了对包括电子,质子和中子包括电子,质子和中子的沉粒实验研究的物理学家。随着他们的工作进展,他们获得了丰富的奇怪结果,与古典物理学规则相矛盾。有时这些极小的小而非常浅的东西表现得像尖端的物体或粒子;虽然偶尔,它们表现得像分布式物体或波浪一样。此外,与只能在任何给定时刻在一个状态下的经典材料对象不同,似乎这些新颖的亚基颗粒可以同时在几种状态中。这几乎普遍的财产使亚杀菌颗粒更适合于表示比物质物体的精神物体,如思想和意识。
普朗克的常数
1900年,德国物理学家Max Planck突破了传统,使电磁波只能在特定频率振动。这些频率是波能量的整数倍数,除以称为ħ(H-BAR)的基本常数,其值为1.054571817×10-34J.S.这种量子单元,称为普朗克的恒定成为物理学的基本常数之一。
量子力学和大脑行为
到20世纪20年代中期,物理学家用新的理论克服了这些矛盾:量子力学。这一基本理论有允许先前被古典物理学禁止的关联的规则,现在为物理提供标准配方。
此时,杰出的数学生物学家Alfred Lotka提出了他用随机量子跳跃的脑部控制大脑的量子模型。Lotka建议意识“低于Planck的常数”,古典物理学的确定性定律无效。今天,许多神经科学家正在研究量子理论如何提供解决方案,以充分了解大脑如何运作。
在他最近的书籍,广义拉格朗日的生活系统方法和行为,乌兹尔·桑德勒教授,生物信息学系椅在莱维学术中心(JCT),解释说,在他的研究之前,量子力学不能用于解释大脑行为。为了观察量子效应,能量的量子不确定度必须大于热波动的能量。然而,热波动与温度成比例,不幸的是神经元太热,而且过于缓慢,以观察量子效果。此外,能量的量子不确定度与普朗克的恒定成比例,但是普朗克的恒定对于这种情况来说太小,因此热波动有效地侵蚀了任何量子效应。
量子力学的规则允许以前被经典物理学禁止的关联,现在提供了物理的标准公式。
1933年,Paul Dirac提出了猜想量子系统从其初始状态转变为最终状态的概率幅度与古典(Hamiltonian)行动的虚构指数成比例。这结果是天才的闪光。1948年后,Richard Feynman介绍了他的标志性纸,含有基于Dirac原则的量子力学的配方。
拉格朗日动力学
具有哈密顿作用的拉格朗日动力学可以应用于非生命物理系统,但不能应用于生命系统。拉格朗日/哈密顿动力学的结果是时间可逆的运动方程和能量守恒,这对生物不成立。
新的广义拉格朗日
In his book, Professor Sandler demonstrates how expressing the causality principle in fuzzy logic form together with features of the local topology of a system’s state space unexpectedly led him to the Lagrangian/Hamiltonian equations of motion with a natural extension of the Lagrangian and the Hamiltonian Action. This finding facilitates the description of the behaviour of living systems by applying the powerful apparatus of Lagrangian dynamics to a broad class of behaviours ranging from simple chemotaxis to the relationship between homeostasis and drug addiction, and to the behaviour of human populations in an environment.
广义拉格朗日可以取决于动作及其共轭变量w。采用Dirac-Feynman方法与广义拉格朗日和Hamiltonian行动导致量子理论的相应延伸,其中波函数和Feynman传播者依赖于该共轭变量;然而,该变量变得等于反向普朗克的常数W = 1 /ħ,用于普通(即动作独立)拉格朗日的量子力学。因此,新颖的量子概念是量子力学,其中普朗克的常数应该被普朗克的变量替换。这导致Schrödinger方程中的附加术语以及这种量子物体的不寻常特征。
揭示了不寻常的财产
量子效应的可观察性取决于Planck的恒定除以感兴趣对象的质量。如果此商很小,则在质量大时发生,可以忽略量子效应,并且物体将展示古典行为。在量子力学中,在倒车的普朗克变量被Planck的变量取代,即使当物体是大量的,上述关系也可以具有大的价值。因此,即使是大规模对象也可以展示量子行为。此外,该值在不同的时间内变化,因此这些对象可以以各种时间间隔展示量子和经典行为。
至少到目前为止,我们不知道有时会展示量子的物理系统,有时是经典的行为,因此不确定该修改的量子力学是否可以描述物理系统。另一方面,它究竟描述了在脑中发生的事情,其中意识有时对不同状态之间的正确决定和改变的意识不确定,而在其他情况下它可以确定地导致独特的解决方案。此外,由于普朗克的变量可以足够小,因此能量的量子不确定度足够大,因为热波动不会“侵蚀”量子效应。
压力范式
通过将大脑视为相互作用神经元的集合,其中每个神经元由几个相关参数描述,我们可以根据压力范例设计相应的广义拉格朗日:
•任何生活的主要目标是避免破坏或死亡。
•表明死亡可能性的一个基本参数是所经历的压力水平。
•生物体的自然行为是减轻压力。
•压力变化率是生活系统的拉格朗日。
电位参数包括膜电位和动作电位阈值。现在,大脑状态(即一组同时放电的神经元)可以作为给定时间的一组参数进行评估。
这种方法的一个关键假设是从地面状态的神经元参数的偏差增加了应力,而神经元的活动(这些参数的时间衍生)降低了应力。
常见的物理拉格朗日量依赖于位置坐标。在这个扩展模型中,广义拉格朗日“坐标”和“速度”是神经元的参数(不要与它们的位置混淆)和它们的时间导数,而应力水平则扮演着哈密顿作用的角色。这意味着广义拉格朗日应取决于应力水平及其共轭普朗克变量。
对于生活生物来说,这种方法的关键假设是通过减少压力来减少死亡的可能性来控制他们的行为。
有趣的是,神经元之间的互连的最低近似(其在物理学中对应于所谓的“谐波”近似),对应于所谓的“HeBB的交互”,其通常在整个神经元网络研究中被接受。
建模意识
这种改进的量子力学在波函数和相关Feynman传播者的行为方面描述了意识。这使得随着时间的推移,定义了神经元参数的更改预期值。上述书包括来自电子元参数的预期值的计算机模拟的结果。[见图1]这些表明Planck的变量的初始值很小,而初始压力相对较大。一个小普朗克的变量意味着意识的量子机械概率行为很可能,并且系统在各种状态之间波动。这可以解释为自由意志。当Planck的变量增加时,行为变得更加确定并且受“噪音”的影响较小,因此意识的行为往往朝着经典行为,并且在最终中,系统致力于单一决定。相反,如果初始普朗克的变量具有大的价值,则意识将显示一开始就展示确定性的经典行为。
当有巨大的初始压力时,作者称之为“恶性压力”,普朗克的变量会随着时间的推移而减少,因此意识会始终保持不稳定。这可以解释在高度紧张的人类和动物身上观察到的“无意识”行为。
更广泛的影响
在他的书中,Sandler教授介绍了一些使用广义拉格朗日动态的新方法的许多应用来描述生物和环境的行为。这些是基于促进生物的社会行为的主要激励 - 他们试图应对压力,这构成了这项研究的生物学基础,并使量子力学来描述生活系统和社会行为。
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