Vem är insatt? Vi eller rum-tid?
Metafysik? Många forskare fruktar att hypoteser om sinnets och minnets kvanta natur tillhör detta välkända ovetenskapliga område. Å andra sidan, vad, om inte vetenskap, är sökandet efter en fysisk, om än kvantum, grund för medvetandet, istället för ett sökande efter övernaturliga förklaringar?
1. Mikrotubuli - Visualisering
För att citera från decembernumret av New Scientist, har narkosläkaren Stuart Hameroff i Arizona i flera år sagt att mikrotubuli - fibrösa strukturer med en diameter på 20-27 nm, bildade som ett resultat av polymerisation av tubulinproteinet och fungerar som ett cytoskelett som bildar en cell, inklusive en nervcell (1) - finns i Quantum "superpositioner"vilket gör att de kan ha två olika former samtidigt. Var och en av dessa formulär är förknippad med en viss mängd information, en aln, i det här fallet att lagra dubbelt så mycket data som det verkar från den klassiska förståelsen av detta system. Om vi lägger till detta fenomenet qubit intrasslingväxelverkan mellan partiklar som inte är i närheten, visar modell av hjärnans funktion som kvantdatorbeskrevs av den berömda fysikern Roger Penrose. Hameroff samarbetade också med honom, vilket förklarade hjärnans extraordinära hastighet, flexibilitet och mångsidighet.
2. Stuart Hameroff och Roger Penrose
Plancks värld av mätningar
Enligt anhängare av teorin om kvantsinne är problemet med medvetande kopplat till strukturen av rum-tid på Planck-skalan. För första gången påpekades detta av de ovan nämnda vetenskapsmännen - Penrose och Hameroff (90) i sina arbeten i början av 2-talet. Enligt dem, om vi vill acceptera kvantteorin om medvetande, då måste vi välja i vilket utrymme kvantprocesser äger rum. Det kan vara en hjärna – ur kvantteorinsynpunkt, en fyrdimensionell rumtid som har sin egen inre struktur i en ofattbart liten skala, i storleksordningen 10-35 meter. (Plancklängd). På sådana avstånd liknar rum-tid en svamp, vars bubblor har en volym
10-105 m3 (en atom består rumsligt av nästan hundra procent kvantvakuum). Enligt modern kunskap garanterar ett sådant vakuum atomernas stabilitet. Om medvetandet också bygger på kvantvakuumet kan det påverka materiens egenskaper.
Närvaron av mikrotubuli i Penrose-Hameroff-hypotesen modifierar rum-tid lokalt. Hon "vet" att vi är det och kan påverka oss genom att förändra kvanttillstånden i mikrotubuli. Av detta kan exotiska slutsatser dras. Till exempel så att alla förändringar i materiens struktur i vår del av rymdtiden, producerade av medvetandet, utan någon fördröjning i tiden, kan teoretiskt registreras i vilken del av rumtiden som helst, till exempel i en annan galax.
Hameroff förekommer i många pressintervjuer. panpsykism teoribaserat på antagandet att det finns en viss typ av medvetenhet i allt omkring dig. Detta är en gammal vy som restaurerades på XNUMX-talet av Spinoza. Ett annat härlett koncept är panprotopsykism – Filosofen David Chalmers presenterade. Han myntade det som namnet på konceptet att det finns en "tvetydig" varelse, potentiellt medveten, men som bara blir riktigt medveten när den aktiveras eller delas. Till exempel, när protomedvetna enheter aktiveras eller nås av hjärnan, blir de medvetna och berikar neurala processer med erfarenhet. Enligt Hameroff kan panprotopsykiska entiteter en dag beskrivas i termer av fysik som är grundläggande för universum (3).
Små och stora kollapsar
Roger Penrose i sin tur, baserat på Kurt Gödels teori, bevisar att vissa handlingar utförda av sinnet är oöverskådliga. Indikerar att man kan inte förklara mänsklig tanke algoritmiskt, och för att förklara denna oberäkningsbarhet måste man titta på kollapsen av kvantvågsfunktionen och kvantgravitationen. För några år sedan undrade Penrose om det kunde finnas en kvantöverlagring av laddade eller urladdade neuroner. Han trodde att neuronen kunde vara i nivå med kvantdatorn i hjärnan. Bitar i en klassisk dator är alltid "på" eller "av", "noll" eller "ett". Å andra sidan arbetar kvantdatorer med qubits, som samtidigt kan vara i en superposition av "noll" och "ett".
Det tror Penrose massa är ekvivalent med rumtidens krökning. Det räcker att föreställa sig rum-tid i en förenklad form som ett tvådimensionellt pappersark. Alla tre rumsliga dimensioner komprimeras på x-axeln, medan tiden plottas på y-axeln En massa i en position är en sida böjd i en riktning och en massa i en annan position är krökt i den andra riktningen. Poängen är att en massa, position eller tillstånd motsvarar en viss krökning i rymdtidens fundamentala geometri som kännetecknar universum i mycket liten skala. Sålunda betyder viss massa i superposition krökning i två eller flera riktningar samtidigt, vilket motsvarar en bubbla, utbuktning eller separation i rum-tidsgeometri. Enligt mångvärldsteorin, när detta händer, kan ett helt nytt universum komma till existens - sidorna av rum-tid divergerar och utvecklas individuellt.
Penrose håller i viss mån med om denna vision. Han är dock övertygad om att bubblan är instabil, det vill säga att den kollapsar in i en eller annan värld efter en given tid, vilket står i något förhållande till separationsskalan eller storleken på bubblans rum-tid. Därför finns det inget behov av att acceptera många världar, utan bara små områden där vårt universum slits isär. Med hjälp av osäkerhetsprincipen fann fysikern att en stor separation kommer att kollapsa snabbt och en liten sakta. Så en liten molekyl, som en atom, kan förbli i superposition under mycket lång tid, säg 10 miljoner år. Men en stor varelse som en katt på ett kilo kan bara stanna i superposition i 10-37 sekunder, så vi ser inte ofta katter i superposition.
Vi vet att hjärnans processer varar från tiotals till hundratals millisekunder. Till exempel, med oscillationer med en frekvens på 40 Hz, är deras varaktighet, dvs intervallet, 25 millisekunder. Alfarytmen på ett elektroencefalogram är 100 millisekunder. Denna tidsskala kräver massnanogram i superposition. I fallet med mikrotubuli i superposition skulle 120 miljarder tubuliner krävas, det vill säga deras antal är 20 XNUMX. neuroner, vilket är det lämpliga antalet neuroner för psykiska händelser.
Forskare beskriver vad som hypotetiskt skulle kunna hända under loppet av en medveten händelse. Kvantberäkning sker i tubuliner och leder till kollaps enligt Roger Penroses reduktionsmodell. Varje kollaps utgör grunden för ett nytt mönster av tubulinkonfigurationer, som i sin tur bestämmer hur tubuliner kontrollerar cellulära funktioner vid synapser etc. Men varje kollaps av denna typ omorganiserar också den grundläggande geometrin av rum-tid och öppnar tillgång till eller aktivering av enheter inbäddade på denna nivå.
Penrose och Hameroff döpte sin modell sammansatt objektiv reduktion (Orch-OR-) eftersom det finns en återkopplingsslinga mellan biologi och "harmonin" eller "sammansättningen" av kvantfluktuationer. Enligt deras åsikt, det finns alternativa isolerings- och kommunikationsfaser som definieras av tillstånd av gelning i cytoplasman som omger mikrotubulierna, som inträffar ungefär var 25:e millisekund. Sekvensen av dessa "medvetna händelser" leder till bildandet av vår medvetandeström. Vi upplever det som en kontinuitet, precis som en film verkar vara kontinuerlig, även om den förblir en serie separata ramar.
Eller kanske ännu lägre
Men fysiker var skeptiska till kvanthjärnhypoteser. Även under kryogena laboratorieförhållanden är det ett stort problem att upprätthålla koherensen av kvanttillstånd längre än bråkdelar av en sekund. Hur är det med varm och fuktig hjärnvävnad?
Hameroff menar att för att undvika dekoherens på grund av miljöpåverkan, kvantsuperposition måste förbli isolerad. Det verkar mer troligt att isolering kan inträffa inuti cellen i cytoplasmandär till exempel den redan nämnda gelningen runt mikrotubuli kan skydda dem. Dessutom är mikrotubuli mycket mindre än neuroner och är strukturellt sammankopplade som en kristall. Storleksskalan är viktig eftersom man antar att en liten partikel, som en elektron, kan finnas på två ställen samtidigt. Ju större något blir, desto svårare är det i labbet att få det att fungera på två ställen samtidigt.
Men enligt Matthew Fisher från University of California i Santa Barbara, citerad i samma New Scientist-artikel i december, har vi en chans att lösa koherensproblemet endast om vi går ner till nivån atomsnurr. I synnerhet betyder detta spinn i atomkärnorna av fosfor, som finns i molekylerna av kemiska föreningar som är viktiga för hjärnans funktion. Fisher identifierade vissa kemiska reaktioner i hjärnan som teoretiskt producerar fosfatjoner i intrasslade tillstånd. Roger Penrose själv fann dessa observationer lovande, även om han fortfarande föredrar mikrotubulihypotesen.
4. Artificiell intelligens - syn
Hypoteser om kvantgrunden för medvetandet har intressanta implikationer för utsikterna för utvecklingen av artificiell intelligens. Enligt deras åsikt har vi ingen chans att bygga en verkligt medveten AI (4) baserad på klassisk, kisel- och transistorteknologi. Endast kvantdatorer - inte den nuvarande eller ens nästa generation - kommer att öppna vägen till en "riktig", eller medveten, syntetisk hjärna.
