Ποιος γνωρίζει; Εμείς ή χωροχρόνος;

Μεταφυσική? Πολλοί επιστήμονες φοβούνται ότι οι υποθέσεις σχετικά με την κβαντική φύση του νου και της μνήμης ανήκουν σε αυτόν τον περίφημο αντιεπιστημονικό τομέα. Από την άλλη πλευρά, τι θα συμβεί αν η επιστήμη δεν είναι η αναζήτηση μιας φυσικής, αν και κβαντικής, βάσης για τη συνείδηση, παρά μια αναζήτηση υπερφυσικών εξηγήσεων;

1. Μικροσωληνίσκοι - Οπτικοποίηση

Παραθέτοντας από το τεύχος Δεκεμβρίου του περιοδικού New Scientist: Ο αναισθησιολόγος από την Αριζόνα Stuart Hameroff λέει εδώ και χρόνια ότι μικροσωληνίσκους - ινώδεις δομές με διάμετρο 20-27 nm, που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα του πολυμερισμού της πρωτεΐνης τουμπουλίνης και λειτουργούν ως κυτταροσκελετός που σχηματίζει ένα κύτταρο, συμπεριλαμβανομένου ενός νευρικού κυττάρου (1) - υπάρχουν σε Κβαντικές "υπερθέσεις"που τους επιτρέπει να έχουν δύο διαφορετικές μορφές ταυτόχρονα. Κάθε μία από αυτές τις φόρμες σχετίζεται με έναν ορισμένο όγκο πληροφοριών, ένα πήχη, σε αυτήν την περίπτωση αποθηκεύοντας διπλάσια δεδομένα από αυτά που φαινόταν από την κλασική κατανόηση αυτού του συστήματος. Αν σε αυτό προσθέσουμε και το φαινόμενο εμπλοκή qubit, δηλ. οι αλληλεπιδράσεις σωματιδίων που δεν βρίσκονται σε κοντινή απόσταση, δείχνει μοντέλο της λειτουργίας του εγκεφάλου ως κβαντικού υπολογιστήπεριγράφεται από τον διάσημο φυσικό Roger Penrose. Ο Χάμεροφ συνεργάστηκε επίσης μαζί του, εξηγώντας έτσι την εξαιρετική ταχύτητα, την ευελιξία και την ευελιξία του εγκεφάλου.

2. Stuart Hameroff και Roger Penrose

Ο κόσμος των μετρήσεων του Planck

Σύμφωνα με τους υποστηρικτές της θεωρίας του κβαντικού νου, το πρόβλημα της συνείδησης συνδέεται με τη δομή του χωροχρόνου στην κλίμακα Planck. Για πρώτη φορά αυτό επισημάνθηκε από τους προαναφερθέντες επιστήμονες - Penrose και Hameroff (90) στα έργα τους στις αρχές του 2ου αιώνα. Σύμφωνα με αυτούς, αν θέλουμε να αποδεχτούμε την κβαντική θεωρία της συνείδησης, τότε πρέπει να επιλέξουμε τον χώρο στον οποίο λαμβάνουν χώρα οι κβαντικές διεργασίες. Μπορεί να είναι ένας εγκέφαλος - από την άποψη της κβαντικής θεωρίας, ένας τετραδιάστατος χωροχρόνος που έχει τη δική του εσωτερική δομή σε αφάνταστα μικρή κλίμακα, της τάξης των 10-35 μέτρων. (Μήκος Πλανκ). Σε τέτοιες αποστάσεις, ο χωροχρόνος μοιάζει με ένα σφουγγάρι, οι φυσαλίδες του οποίου έχουν τον όγκο

10-105 m3 (το άτομο αποτελείται χωρικά από σχεδόν εκατό τοις εκατό κβαντικό κενό). Σύμφωνα με τη σύγχρονη γνώση, ένα τέτοιο κενό εγγυάται τη σταθερότητα των ατόμων. Εάν η συνείδηση ​​βασίζεται επίσης στο κβαντικό κενό, μπορεί να επηρεάσει τις ιδιότητες της ύλης.

Η παρουσία μικροσωληνίσκων στην υπόθεση Penrose-Hameroff τροποποιεί τοπικά τον χωροχρόνο. «Ξέρει» ότι υπάρχουμε και μπορεί να μας επηρεάσει αλλάζοντας τις κβαντικές καταστάσεις στους μικροσωληνίσκους. Από αυτό μπορούν να εξαχθούν εξωτικά συμπεράσματα. Για παράδειγμα, έτσι ώστε Όλες οι αλλαγές στη δομή της ύλης στο μέρος του χωροχρόνου μας, που παράγονται από τη συνείδηση, χωρίς καμία χρονική καθυστέρηση, μπορούν θεωρητικά να καταγραφούν σε οποιοδήποτε μέρος του χωροχρόνου, για παράδειγμα, σε έναν άλλο γαλαξία.

Ο Χάμεροφ εμφανίζεται σε πολλές συνεντεύξεις τύπου. θεωρία του πανψυχισμούμε βάση την υπόθεση ότι υπάρχει ένας συγκεκριμένος τύπος επίγνωσης σε όλα γύρω σας. Αυτή είναι μια παλιά άποψη που αποκαταστάθηκε τον XNUMXο αιώνα από τον Σπινόζα. Μια άλλη παράγωγη έννοια είναι πανπρωτοψυχισμός - Παρουσίασε τον φιλόσοφο Ντέιβιντ Τσάλμερς. Το επινόησε ως το όνομα για την έννοια ότι υπάρχει ένα «διφορούμενο» ον, δυνητικά συνειδητό, αλλά γίνεται αληθινά συνειδητό μόνο όταν ενεργοποιείται ή διαιρείται. Για παράδειγμα, όταν οι πρωτοσυνείδητες οντότητες ενεργοποιούνται ή προσεγγίζονται από τον εγκέφαλο, γίνονται συνειδητές και εμπλουτίζουν τις νευρικές διεργασίες με εμπειρία. Σύμφωνα με τον Hameroff, οι πανπρωτοψυχικές οντότητες μπορεί μια μέρα να περιγραφούν με όρους φυσικής θεμελιώδους σημασίας για το σύμπαν (3).

Μικρές και μεγάλες καταρρεύσεις

Ο Roger Penrose, με τη σειρά του, βασισμένος στη θεωρία του Kurt Gödel, αποδεικνύει ότι ορισμένες ενέργειες που εκτελούνται από το μυαλό δεν είναι υπολογίσιμες. Υποδεικνύει ότι δεν μπορείτε να εξηγήσετε την ανθρώπινη σκέψη αλγοριθμικά, και για να εξηγήσετε αυτή την αϋπολογισιμότητα πρέπει να κάνετε έκκληση στην κατάρρευση της συνάρτησης κβαντικών κυμάτων και της κβαντικής βαρύτητας. Πριν από μερικά χρόνια, ο Penrose αναρωτήθηκε μήπως υπήρχε μια κβαντική υπέρθεση φορτισμένων ή αποφορτισμένων νευρώνων. Σκέφτηκε ότι ο νευρώνας θα μπορούσε να είναι στο ίδιο επίπεδο με έναν κβαντικό υπολογιστή στον εγκέφαλο. Τα bit σε έναν κλασικό υπολογιστή είναι πάντα «ενεργοποιημένα» ή «απενεργοποιημένα», «μηδέν» ή «ένα». Από την άλλη πλευρά, οι κβαντικοί υπολογιστές λειτουργούν με qubits, τα οποία μπορούν ταυτόχρονα να βρίσκονται σε μια υπέρθεση «μηδέν» και «ένα».

Ο Πένροουζ το πιστεύει αυτό η μάζα είναι ισοδύναμη με την καμπυλότητα του χωροχρόνου. Αρκεί να φανταστούμε τον χωροχρόνο σε απλοποιημένη μορφή σαν ένα δισδιάστατο φύλλο χαρτιού. Και οι τρεις χωρικές διαστάσεις συμπιέζονται κατά μήκος του άξονα Χ και ο χρόνος σχεδιάζεται κατά μήκος του άξονα Υ. Μια μάζα σε μια θέση είναι μια σελίδα καμπυλωμένη προς μια κατεύθυνση και μια μάζα σε μια άλλη θέση καμπυλώνεται σε διαφορετική κατεύθυνση. Η ιδέα είναι ότι η μάζα, η θέση ή η κατάσταση αντιστοιχεί σε μια ορισμένη καμπυλότητα στη θεμελιώδη γεωμετρία του χωροχρόνου που χαρακτηρίζει το σύμπαν σε πολύ μικρή κλίμακα. Έτσι, κάποια μάζα σε υπέρθεση σημαίνει καμπυλότητα σε δύο ή περισσότερες κατευθύνσεις ταυτόχρονα, η οποία ισοδυναμεί με μια φυσαλίδα, μια διόγκωση ή μια διάσπαση στη γεωμετρία του χωροχρόνου. Σύμφωνα με τη θεωρία των πολλών κόσμων, όταν συμβεί αυτό, μπορεί να προκύψει ένα εντελώς νέο σύμπαν - οι σελίδες του χωροχρόνου αποκλίνουν και ξεδιπλώνονται ξεχωριστά.

Η Penrose συμφωνεί σε κάποιο βαθμό με αυτό το όραμα. Ωστόσο, είναι πεπεισμένος ότι η φυσαλίδα είναι ασταθής, δηλαδή, καταρρέει στον έναν ή τον άλλο κόσμο μετά από ένα δεδομένο χρονικό διάστημα, το οποίο είναι σε κάποια σχέση με την κλίμακα του διαχωρισμού ή το μέγεθος του χωροχρόνου της φυσαλίδας. Επομένως, δεν υπάρχει ανάγκη να αποδεχόμαστε πολλούς κόσμους, αλλά μόνο μικρές περιοχές στις οποίες το Σύμπαν μας είναι διαλυμένο. Χρησιμοποιώντας την αρχή της αβεβαιότητας, ο φυσικός ανακάλυψε ότι ένας μεγάλος διαχωρισμός θα κατέρρεε γρήγορα και ένας μικρός διαχωρισμός θα κατέρρεε αργά. Έτσι ένα μικρό μόριο όπως ένα άτομο μπορεί να παραμείνει σε υπέρθεση για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα, ας πούμε 10 εκατομμύρια χρόνια. Αλλά ένα μεγάλο πλάσμα όπως μια γάτα ενός κιλού μπορεί να παραμείνει σε υπέρθεση μόνο για 10-37 δευτερόλεπτα, επομένως δεν βλέπουμε συχνά γάτες σε υπέρθεση.

Γνωρίζουμε ότι οι εγκεφαλικές διεργασίες διαρκούν από δεκάδες έως εκατοντάδες χιλιοστά του δευτερολέπτου. Για παράδειγμα, με ταλαντώσεις με συχνότητα 40 Hz, η διάρκειά τους, δηλαδή το διάστημα, είναι 25 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Ο ρυθμός άλφα στο ηλεκτροεγκεφαλογράφημα είναι 100 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Αυτή η χρονική κλίμακα απαιτεί μάζες νανογραμμάτων σε υπέρθεση. Στην περίπτωση μικροσωληνίσκων σε υπέρθεση, θα απαιτούνται 120 δισεκατομμύρια τουμπουλίνες, δηλαδή υπάρχουν 20 δισεκατομμύρια τουμπουλίνες. νευρώνες, που είναι ο κατάλληλος αριθμός νευρώνων για νοητικά συμβάντα.

Οι επιστήμονες περιγράφουν τι θα μπορούσε να συμβεί υποθετικά κατά τη διάρκεια ενός συνειδητού γεγονότος. Ο κβαντικός υπολογισμός συμβαίνει σε τουμπουλίνες και οδηγεί σε κατάρρευση σύμφωνα με το μοντέλο μείωσης του Roger Penrose. Κάθε κατάρρευση αποτελεί τη βάση ενός νέου σχεδίου διαμορφώσεων τουμπουλίνης, οι οποίες με τη σειρά τους καθορίζουν τον τρόπο με τον οποίο οι τουμπουλίνες ελέγχουν τις κυτταρικές λειτουργίες στις συνάψεις κ.λπ. οντότητες σε αυτό το επίπεδο.

Ο Penrose και ο Hameroff ονόμασαν το μοντέλο τους μεταγλωττισμένη αντικειμενική συντομογραφία (Orch-OR-) επειδή υπάρχει ένας βρόχος ανάδρασης μεταξύ της βιολογίας και της «αρμονίας» ή «σύνθεσης» των κβαντικών δονήσεων. Κατά τη γνώμη τους, Υπάρχουν εναλλακτικές φάσεις απομόνωσης και επικοινωνίας που καθορίζονται από τις καταστάσεις ζελατινοποίησης μέσα στο κυτταρόπλασμα που περιβάλλει τους μικροσωληνίσκους, που συμβαίνουν περίπου κάθε 25 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Η αλληλουχία αυτών των «συνειδητικών γεγονότων» οδηγεί στο σχηματισμό του ρεύματος της συνείδησής μας. Το αντιλαμβανόμαστε ως συνέχεια, όπως μια ταινία εμφανίζεται συνεχής παρόλο που παραμένει μια σειρά από ξεχωριστά καρέ.

Ή ίσως και χαμηλότερα

Ωστόσο, οι φυσικοί ήταν δύσπιστοι σχετικά με τις κβαντικές υποθέσεις για τον εγκέφαλο. Ακόμη και σε εργαστηριακές κρυογονικές συνθήκες, η διατήρηση της συνοχής των κβαντικών καταστάσεων για περισσότερο από ένα κλάσμα του δευτερολέπτου είναι μια μεγάλη πρόκληση. Τι γίνεται με τον ζεστό, υγρό εγκεφαλικό ιστό;

Ο Hameroff πιστεύει ότι για να αποφευχθεί η αποσυνοχή λόγω περιβαλλοντικών επιρροών, Η κβαντική υπέρθεση πρέπει να παραμείνει απομονωμένη. Φαίνεται πιο πιθανό να συμβεί απομόνωση μέσα στο κύτταρο στο κυτταρόπλασμαόπου, για παράδειγμα, η ήδη αναφερθείσα ζελατινοποίηση γύρω από μικροσωληνίσκους μπορεί να τους προστατεύσει. Επιπλέον, οι μικροσωληνίσκοι είναι πολύ μικρότεροι από τους νευρώνες και συνδέονται δομικά, όπως ένας κρύσταλλος. Η κλίμακα μεγέθους είναι σημαντική γιατί υποθέτει ότι ένα μικρό σωματίδιο όπως ένα ηλεκτρόνιο μπορεί να βρίσκεται σε δύο σημεία ταυτόχρονα. Όσο μεγαλύτερο γίνεται κάτι, τόσο πιο δύσκολο είναι στο εργαστήριο να το βάλεις να λειτουργήσει σε δύο μέρη ταυτόχρονα.

Ωστόσο, σύμφωνα με τον Matthew Fisher του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια, Santa Barbara, που αναφέρεται στο ίδιο άρθρο του New Scientist του Δεκεμβρίου, έχουμε την ευκαιρία να λύσουμε το πρόβλημα συνοχής μόνο εάν κατέβουμε στο επίπεδο ατομικές περιστροφές. Συγκεκριμένα, αυτό σημαίνει το σπιν στους ατομικούς πυρήνες του φωσφόρου, που βρίσκεται στα μόρια των χημικών ενώσεων που είναι σημαντικές για τη λειτουργία του εγκεφάλου. Ο Fischer εντόπισε ορισμένες χημικές αντιδράσεις στον εγκέφαλο που θεωρητικά παράγουν φωσφορικά ιόντα σε μπερδεμένες καταστάσεις. Ο ίδιος ο Roger Penrose βρήκε αυτές τις παρατηρήσεις υποσχόμενες, αν και εξακολουθεί να προτιμά την υπόθεση των μικροσωληνίσκων.

4. Τεχνητή Νοημοσύνη – Όραμα

Οι υποθέσεις σχετικά με την κβαντική βάση της συνείδησης έχουν ενδιαφέρουσες συνέπειες για τις προοπτικές ανάπτυξης της τεχνητής νοημοσύνης. Σύμφωνα με αυτούς, δεν έχουμε καμία πιθανότητα να δημιουργήσουμε πραγματικά συνειδητή τεχνητή νοημοσύνη (4) βασισμένη σε κλασική τεχνολογία, τεχνολογία πυριτίου και τρανζίστορ. Μόνο οι κβαντικοί υπολογιστές – όχι η τρέχουσα γενιά, ούτε καν η επόμενη γενιά – θα ανοίξουν το δρόμο προς τον «πραγματικό» ή συνειδητό, συνθετικό εγκέφαλο.