Kto się zna? My czy czasoprzestrzeń?

Metafizyka? Wielu naukowców obawia się, że hipotezy dotyczące kwantowej natury umysłu i pamięci należą do tej dobrze znanej, nienaukowej dziedziny. Z drugiej strony, czym, jeśli nie nauką, jest poszukiwanie fizycznej, choć kwantowej, podstawy świadomości, zamiast poszukiwania nadprzyrodzonych wyjaśnień?

1. Mikrotubule - Wizualizacja

Cytując grudniowy numer New Scientist, anestezjolog z Arizony Stuart Hameroff od lat twierdzi, że: mikrotubule - struktury włókniste o średnicy 20-27 nm, powstałe w wyniku polimeryzacji białka tubuliny i pełniące rolę cytoszkieletu tworzącego komórkę, w tym komórkę nerwową (1) - występują w Kwantowe „superpozycje”co pozwala im mieć dwie różne formy jednocześnie. Z każdym z tych formularzy związana jest pewna ilość informacji, łokieć, w tym przypadku przechowujących dwa razy więcej danych, niż by się wydawało z klasycznego rozumienia tego systemu. Jeśli dodamy do tego zjawisko splątanie kubitów, czyli oddziaływania cząstek znajdujących się nie blisko siebie model funkcjonowania mózgu jako komputera kwantowegoopisał słynny fizyk Roger Penrose. Hameroff również z nim współpracował, wyjaśniając w ten sposób niezwykłą szybkość, elastyczność i wszechstronność mózgu.

2. Stuart Hameroff i Roger Penrose

Świat pomiarów Plancka

Zdaniem zwolenników teorii umysłu kwantowego problem świadomości związany jest ze strukturą czasoprzestrzeni w skali Plancka. Po raz pierwszy zwrócili na to uwagę wspomniani wyżej naukowcy – Penrose i Hameroff (90) w swoich pracach na początku II wieku. Według nich, jeśli chcemy zaakceptować kwantową teorię świadomości, to musimy wybrać przestrzeń, w której zachodzą procesy kwantowe. Może to być mózg – z punktu widzenia teorii kwantowej, czterowymiarowa czasoprzestrzeń, która ma swoją wewnętrzną strukturę w niewyobrażalnie małej skali, rzędu 10-35 metrów. (Długość Plancka). Przy takich odległościach czasoprzestrzeń przypomina gąbkę, której bąbelki mają objętość

10-105 m3 (atom przestrzennie składa się z prawie stuprocentowej próżni kwantowej). Według współczesnej wiedzy taka próżnia gwarantuje stabilność atomów. Jeśli świadomość również opiera się na próżni kwantowej, może wpływać na właściwości materii.

Obecność mikrotubul w hipotezie Penrose'a-Hameroffa modyfikuje lokalnie czasoprzestrzeń. Ona „wie”, że jesteśmy i może na nas wpływać, zmieniając stany kwantowe w mikrotubulach. Można z tego wyciągnąć egzotyczne wnioski. Na przykład takie wszelkie zmiany w strukturze materii w naszej części czasoprzestrzeni, wywołane przez świadomość, bez żadnego opóźnienia w czasie, teoretycznie mogą zostać zarejestrowane w dowolnej części czasoprzestrzeni, na przykład w innej galaktyce.

Hameroff pojawia się w wielu wywiadach prasowych. teoria panpsychizmuopiera się na założeniu, że we wszystkim wokół ciebie istnieje pewien rodzaj świadomości. Jest to stary widok odrestaurowany w XV wieku przez Spinozę. Innym pojęciem pochodnym jest panprotopsychizm - Przedstawił filozof David Chalmers. Ukuł to jako nazwę koncepcji, że istnieje „niejednoznaczna” istota, potencjalnie świadoma, ale staje się naprawdę świadoma tylko wtedy, gdy jest aktywowana lub podzielona. Na przykład, kiedy protoświadome byty są aktywowane lub dostępne dla mózgu, stają się świadome i wzbogacają procesy neuronowe o doświadczenie. Według Hameroffa byty panprotopsychiczne mogą pewnego dnia zostać opisane w kategoriach fizyki fundamentalnej dla wszechświata (3).

Małe i duże upadki

Z kolei Roger Penrose, opierając się na teorii Kurta Gödla, udowadnia, że ​​pewne działania wykonywane przez umysł są nieobliczalne. Wskazuje, że nie da się wyjaśnić algorytmicznie myśli ludzkiej, a żeby wyjaśnić tę nieobliczalność, trzeba przyjrzeć się załamaniu się funkcji fali kwantowej i grawitacji kwantowej. Kilka lat temu Penrose zastanawiał się, czy może istnieć kwantowa superpozycja neuronów naładowanych i rozładowanych. Uważał, że neuron może dorównać komputerowi kwantowemu w mózgu. Bity w klasycznym komputerze są zawsze „włączone” lub „wyłączone”, „zero” lub „jeden”. Z drugiej strony komputery kwantowe pracują z kubitami, które mogą jednocześnie znajdować się w superpozycji „zero” i „jeden”.

Penrose w to wierzy masa jest równa krzywiźnie czasoprzestrzeni. Wystarczy wyobrazić sobie czasoprzestrzeń w uproszczonej formie jako dwuwymiarową kartkę papieru. Wszystkie trzy wymiary przestrzenne są kompresowane na osi x, podczas gdy czas jest wykreślany na osi y. Masa w jednym położeniu to strona zakrzywiona w jednym kierunku, a masa w innym położeniu jest zakrzywiona w drugim kierunku. Chodzi o to, że masa, położenie lub stan odpowiadają pewnej krzywiźnie w podstawowej geometrii czasoprzestrzeni, która charakteryzuje wszechświat w bardzo małej skali. Zatem pewna masa w superpozycji oznacza krzywiznę w dwóch lub więcej kierunkach jednocześnie, co jest równoznaczne z bańką, wybrzuszeniem lub separacją w geometrii czasoprzestrzeni. Zgodnie z teorią wielu światów, kiedy to nastąpi, może powstać zupełnie nowy wszechświat – strony czasoprzestrzeni rozchodzą się i rozwijają indywidualnie.

Penrose w pewnym stopniu zgadza się z tą wizją. Jest jednak przekonany, że bańka jest niestabilna, to znaczy po pewnym czasie zapada się w taki czy inny świat, co jest w pewnym związku ze skalą separacji lub wielkością czasoprzestrzeni bańki. Dlatego nie ma potrzeby akceptować wielu światów, a jedynie małe obszary, w których nasz wszechświat jest rozdarty. Korzystając z zasady nieoznaczoności, fizyk stwierdził, że duża separacja zapadnie się szybko, a mała powoli. Więc mała cząsteczka, taka jak atom, może pozostawać w superpozycji przez bardzo długi czas, powiedzmy 10 milionów lat. Ale duże stworzenie, takie jak jednokilogramowy kot, może pozostać w superpozycji tylko przez 10–37 sekund, więc nieczęsto widujemy koty w superpozycji.

Wiemy, że procesy mózgowe trwają od dziesiątek do setek milisekund. Na przykład przy oscylacjach o częstotliwości 40 Hz ich czas trwania, czyli odstęp, wynosi 25 milisekund. Rytm alfa na elektroencefalogramie wynosi 100 milisekund. Ta skala czasu wymaga nanogramów masy w superpozycji. W przypadku mikrotubul w superpozycji potrzeba by 120 miliardów tubulin, czyli ich liczba wynosi 20 XNUMX. neuronów, czyli odpowiednią liczbę neuronów dla zdarzeń psychicznych.

Naukowcy opisują, co hipotetycznie mogłoby się wydarzyć w trakcie świadomego zdarzenia. Obliczenia kwantowe zachodzą w tubulinach i prowadzą do załamania zgodnie z modelem redukcyjnym Rogera Penrose'a. Każde załamanie tworzy podstawę nowego wzorca konfiguracji tubuliny, który z kolei określa, w jaki sposób tubuliny kontrolują funkcje komórkowe w synapsach itp. Jednak każde załamanie tego typu reorganizuje także podstawową geometrię czasoprzestrzeni i otwiera dostęp lub aktywację podmioty osadzone na tym poziomie.

Penrose i Hameroff nazwali swój model złożona obiektywna redukcja (Orch-OR-), ponieważ istnieje pętla sprzężenia zwrotnego pomiędzy biologią a „harmonią” lub „kompozycją” fluktuacji kwantowych. W ich opinii, istnieją alternatywne fazy izolacji i komunikacji określone przez stany żelowania w cytoplazmie otaczającej mikrotubule, występujące co około 25 milisekund. Sekwencja tych „świadomych zdarzeń” prowadzi do powstania naszego strumienia świadomości. Doświadczamy tego jako ciągłości, tak jak film wydaje się ciągły, choć pozostaje ciągiem oddzielnych klatek.

A może nawet niżej

Fizycy byli jednak sceptyczni co do hipotez dotyczących mózgu kwantowego. Nawet w laboratoryjnych warunkach kriogenicznych utrzymanie spójności stanów kwantowych dłużej niż ułamki sekundy stanowi duży problem. A co z ciepłą i wilgotną tkanką mózgową?

Hameroff uważa, że ​​aby uniknąć dekoherencji spowodowanej wpływami środowiska, superpozycja kwantowa musi pozostać izolowana. Bardziej prawdopodobne wydaje się wystąpienie izolacji wewnątrz komórki w cytoplazmiegdzie np. wspomniane już żelowanie wokół mikrotubul może je chronić. Ponadto mikrotubule są znacznie mniejsze niż neurony i są strukturalnie połączone jak kryształ. Skala wielkości jest istotna, ponieważ zakłada się, że mała cząstka, np. elektron, może znajdować się w dwóch miejscach jednocześnie. Im coś jest większe, tym trudniej w laboratorium zmusić go do działania w dwóch miejscach jednocześnie.

Jednak według Matthew Fishera z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara, cytowanego w tym samym grudniowym artykule New Scientist, problem spójności mamy szansę rozwiązać tylko wtedy, gdy zejdziemy do poziomu spiny atomowe. W szczególności oznacza to spin w jądrach atomowych fosforu, występujący w cząsteczkach związków chemicznych ważnych dla funkcjonowania mózgu. Fisher zidentyfikował pewne reakcje chemiczne w mózgu, które teoretycznie wytwarzają jony fosforanowe w stanach splątanych. Sam Roger Penrose uznał te obserwacje za obiecujące, chociaż nadal opowiada się za hipotezą mikrotubul.

4. Sztuczna inteligencja – wizja

Hipotezy dotyczące kwantowych podstaw świadomości mają ciekawe implikacje dla perspektyw rozwoju sztucznej inteligencji. Ich zdaniem nie mamy szans na zbudowanie prawdziwie świadomej sztucznej inteligencji (4) w oparciu o technologię klasyczną, krzemową i tranzystorową. Dopiero komputery kwantowe – ani obecne, ani nawet przyszłe pokolenie – otworzą drogę do „prawdziwego”, czyli świadomego, syntetycznego mózgu.