Tko je upoznat? Mi ili prostor-vrijeme?

Metafizika? Mnogi znanstvenici strahuju da hipoteze o kvantnoj prirodi uma i pamćenja pripadaju ovom dobro poznatom neznanstvenom području. S druge strane, što je, ako ne znanost, potraga za fizičkom, premda kvantnom osnovom za svijest, umjesto potraga za nadnaravnim objašnjenjima?

1. Mikrotubule - Vizualizacija

Citiram iz prosinačkog izdanja New Scientista, anesteziolog iz Arizone Stuart Hameroff godinama je govorio da mikrotubule - vlaknaste strukture promjera 20-27 nm, nastale kao rezultat polimerizacije proteina tubulina i djeluju kao citoskelet koji tvori stanicu, uključujući i živčanu stanicu (1) - postoje u Kvantne "superpozicije"što im omogućuje da imaju dva različita oblika u isto vrijeme. Svaki od ovih oblika povezan je s određenom količinom informacija, kubitem, u ovom slučaju pohranjivanje dvostruko više podataka nego što bi se činilo iz klasičnog shvaćanja ovog sustava. Ako tome dodamo i fenomen isprepletenost kubita, tj. interakcije čestica koje nisu u neposrednoj blizini, pokazuje model funkcioniranja mozga kao kvantnog računalaopisao poznati fizičar Roger Penrose. S njim je surađivao i Hameroff, objašnjavajući tako izuzetnu brzinu, fleksibilnost i svestranost mozga.

2. Stuart Hameroff i Roger Penrose

Planckov svijet mjerenja

Prema pristašama teorije kvantnog uma, problem svijesti povezan je sa strukturom prostor-vremena na Planckovoj ljestvici. Prvi put su na to ukazali već spomenuti znanstvenici - Penrose i Hameroff (90) u svojim radovima početkom 2. stoljeća. Prema njima, ako želimo prihvatiti kvantnu teoriju svijesti, onda moramo odabrati prostor u kojem se odvijaju kvantni procesi. To može biti mozak – sa stajališta kvantne teorije, četverodimenzionalni prostor-vrijeme koji ima vlastitu unutarnju strukturu na nezamislivo maloj skali, reda veličine 10-35 metara. (Planckova duljina). Na takvim udaljenostima prostor-vrijeme nalikuje spužvi, čiji mjehurići imaju volumen

10-105 m3 (atom se prostorno sastoji od gotovo stopostotnog kvantnog vakuuma). Prema suvremenim spoznajama, takav vakuum jamči stabilnost atoma. Ako se svijest također temelji na kvantnom vakuumu, to može utjecati na svojstva materije.

Prisutnost mikrotubula u Penrose-Hameroff hipotezi mijenja prostor-vrijeme lokalno. Ona "zna" da jesmo i može utjecati na nas mijenjajući kvantna stanja u mikrotubulama. Iz toga se mogu izvući egzotični zaključci. Na primjer, takav da sve promjene u strukturi materije u našem dijelu prostor-vremena, koje proizvodi svijest, bez ikakvog odgađanja u vremenu, teoretski se mogu zabilježiti u bilo kojem dijelu prostor-vremena, na primjer, u drugoj galaksiji.

Hameroff se pojavljuje u mnogim novinarskim intervjuima. teorija panpsihizmana temelju pretpostavke da postoji određena vrsta svijesti u svemu oko vas. Ovo je stari pogled koji je u XNUMX. stoljeću obnovio Spinoza. Drugi izvedeni koncept je panprotopsihizam - predstavio je filozof David Chalmers. On ga je skovao kao naziv za koncept da postoji "dvosmisleno" biće, potencijalno svjesno, ali koje postaje istinski svjesno tek kada se aktivira ili podijeli. Na primjer, kada se protosvjesni entiteti aktiviraju ili im pristupi mozak, oni postaju svjesni i obogaćuju neuralne procese iskustvom. Prema Hameroffu, panprotopsihički entiteti mogli bi se jednog dana opisati u terminima fizike koja je temeljna za svemir (3).

Mali i veliki kolapsi

Roger Penrose pak, na temelju teorije Kurta Gödela, dokazuje da su neke radnje koje izvodi um neprocjenjive. Ukazuje na to ne možete algoritamski objasniti ljudsku misao, a da biste objasnili ovu neizračunljivost, morate pogledati kolaps kvantne valne funkcije i kvantne gravitacije. Prije nekoliko godina Penrose se pitao može li postojati kvantna superpozicija nabijenih ili ispražnjenih neurona. Mislio je da bi neuron mogao biti jednak kvantnom računalu u mozgu. Bitovi u klasičnom računalu uvijek su "uključeni" ili "isključeni", "nula" ili "jedan". S druge strane, kvantna računala rade s kubitima koji mogu istovremeno biti u superpoziciji "nula" i "jedan".

Penrose vjeruje u to masa je ekvivalentna zakrivljenosti prostor-vremena. Dovoljno je zamisliti prostor-vrijeme u pojednostavljenom obliku kao dvodimenzionalni list papira. Sve tri prostorne dimenzije komprimirane su na osi x, dok je vrijeme ucrtano na osi y. Masa u jednom položaju je stranica zakrivljena u jednom smjeru, a masa u drugom položaju je zakrivljena u drugom smjeru. Zaključak je da masa, položaj ili stanje odgovaraju određenoj zakrivljenosti u temeljnoj geometriji prostor-vremena koja karakterizira svemir na vrlo maloj skali. Dakle, neka masa u superpoziciji znači zakrivljenost u dva ili više smjerova u isto vrijeme, što je ekvivalentno mjehuriću, ispupčenju ili razdvajanju u prostorno-vremenskoj geometriji. Prema teoriji mnogih svjetova, kada se to dogodi, može nastati cijeli novi svemir - stranice prostor-vremena razilaze se i razvijaju pojedinačno.

Penrose se donekle slaže s ovom vizijom. No, on je uvjeren da je mjehur nestabilan, odnosno da se nakon određenog vremena urušava u jedan ili drugi svijet, što je u nekom odnosu s razmjerom razdvajanja ili veličinom prostor-vremena mjehurića. Stoga nema potrebe prihvaćati mnoge svjetove, već samo male prostore u kojima je naš svemir rastrgan. Koristeći princip nesigurnosti, fizičar je otkrio da će se velika separacija brzo srušiti, a mala polako. Tako mala molekula, kao što je atom, može ostati u superpoziciji jako dugo, recimo 10 milijuna godina. No, veliko stvorenje poput mačke od jednog kilograma može ostati u superpoziciji samo 10-37 sekundi, tako da ne vidimo često mačke u superpoziciji.

Znamo da moždani procesi traju od nekoliko desetaka do stotina milisekundi. Na primjer, kod oscilacija s frekvencijom od 40 Hz, njihovo trajanje, tj. interval, je 25 milisekundi. Alfa ritam na elektroencefalogramu je 100 milisekundi. Ova vremenska skala zahtijeva nanograme mase u superpoziciji. U slučaju mikrotubula u superpoziciji, bilo bi potrebno 120 milijardi tubulina, tj. njihov broj je 20 XNUMX. neurona, što je odgovarajući broj neurona za psihičke događaje.

Znanstvenici opisuju što bi se hipotetski moglo dogoditi tijekom svjesnog događaja. Kvantno računanje odvija se u tubulinama i dovodi do kolapsa prema redukcijskom modelu Rogera Penrosea. Svaki kolaps čini osnovu novog obrasca tubulinskih konfiguracija, koji zauzvrat određuju kako tubulini kontroliraju stanične funkcije na sinapsama, itd. Ali svaki kolaps ovog tipa također reorganizira temeljnu geometriju prostor-vremena i otvara pristup ili aktivaciju entiteta ugrađenih na ovoj razini.

Penrose i Hameroff imenovali su svoj model sastavljena objektivna redukcija (Orch-OR-) jer postoji povratna sprega između biologije i "harmonije" ili "kompozicije" kvantnih fluktuacija. po njihovom mišljenju, postoje alternativne faze izolacije i komunikacije definirane stanjima geliranja unutar citoplazme koja okružuje mikrotubule, koje se javljaju otprilike svakih 25 milisekundi. Slijed ovih "svjesnih događaja" dovodi do formiranja naše struje svijesti. Doživljavamo ga kao kontinuitet, kao što se film čini kontinuiranim, iako ostaje niz zasebnih kadrova.

Ili možda čak niže

Međutim, fizičari su bili skeptični prema hipotezama o kvantnom mozgu. Čak i u laboratorijskim kriogenim uvjetima, održavanje koherentnosti kvantnih stanja dulje od djelića sekunde veliki je problem. Što je s toplim i vlažnim moždanim tkivom?

Hameroff smatra da kako bi se izbjegla dekoherencija zbog utjecaja okoline, kvantna superpozicija mora ostati izolirana. Čini se vjerojatnijim da bi moglo doći do izolacije unutar stanice u citoplazmigdje ih npr. može zaštititi već spomenuta gelacija oko mikrotubula. Osim toga, mikrotubule su mnogo manje od neurona i strukturno su povezane poput kristala. Ljestvica veličine je važna jer se pretpostavlja da mala čestica, kao što je elektron, može biti na dva mjesta u isto vrijeme. Što je nešto veće, to je u laboratoriju teže natjerati da radi na dva mjesta u isto vrijeme.

Međutim, prema Matthewu Fisheru s Kalifornijskog sveučilišta u Santa Barbari, citiranom u istom prosinačkom članku New Scientist, imamo priliku riješiti problem koherentnosti samo ako se spustimo na razinu atomski spinovi. Konkretno, to znači spin u atomskim jezgrama fosfora, koji se nalazi u molekulama kemijskih spojeva važnih za funkcioniranje mozga. Fisher je identificirao određene kemijske reakcije u mozgu koje teoretski proizvode fosfatne ione u zapletenim stanjima. Sam Roger Penrose smatrao je ova zapažanja obećavajućima, iako još uvijek podržava hipotezu o mikrotubulama.

4. Umjetna inteligencija – vizija

Hipoteze o kvantnoj osnovi svijesti imaju zanimljive implikacije na izglede za razvoj umjetne inteligencije. Po njihovom mišljenju, nemamo šanse izgraditi istinski svjesni AI (4) koji se temelji na klasičnoj, silicijskoj i tranzistorskoj tehnologiji. Samo će kvantna računala - a ne sadašnja ili čak sljedeća generacija - otvoriti put do "pravog", ili svjesnog, sintetičkog mozga.