Hvem er ved det? Vi eller rum-tid?

Metafysik? Mange videnskabsmænd frygter, at hypoteser om sindets og hukommelsens kvantenatur tilhører dette velkendte uvidenskabelige felt. På den anden side, hvad, hvis ikke videnskab, er søgen efter et fysisk, omend kvantegrundlag for bevidsthed, i stedet for en søgen efter overnaturlige forklaringer?

1. Mikrotubuli - Visualisering

For at citere fra decemberudgaven af ​​New Scientist, har Arizona anæstesilæge Stuart Hameroff sagt i årevis, at mikrotubuli - fibrøse strukturer med en diameter på 20-27 nm, dannet som følge af polymerisation af tubulinproteinet og fungerer som et cytoskelet, der danner en celle, herunder en nervecelle (1) - findes i Kvante "superpositioner"hvilket giver dem mulighed for at have to forskellige former på samme tid. Hver af disse former er forbundet med en vis mængde information, kubitem, i dette tilfælde lagring af dobbelt så mange data, som det ser ud til ud fra den klassiske forståelse af dette system. Hvis vi tilføjer dette fænomen qubit sammenfiltring, dvs. interaktioner mellem partikler, der ikke er i umiddelbar nærhed, viser model for hjernens funktion som kvantecomputerbeskrevet af den berømte fysiker Roger Penrose. Hameroff samarbejdede også med ham og forklarede dermed hjernens ekstraordinære hastighed, fleksibilitet og alsidighed.

2. Stuart Hameroff og Roger Penrose

Plancks verden af ​​målinger

Ifølge tilhængere af teorien om kvantesind er problemet med bevidsthed forbundet med strukturen af ​​rum-tid på Planck-skalaen. For første gang blev dette påpeget af de ovennævnte videnskabsmænd - Penrose og Hameroff (90) i deres værker i begyndelsen af ​​det 2. århundrede. Ifølge dem, hvis vi vil acceptere kvanteteorien om bevidsthed, så må vi vælge det rum, hvor kvanteprocesser finder sted. Det kan være en hjerne – set fra kvanteteoriens synspunkt, en firedimensionel rumtid, der har sin egen indre struktur i en ufattelig lille skala, i størrelsesordenen 10-35 meter. (Planck længde). På sådanne afstande ligner rum-tid en svamp, hvis bobler har et volumen

10-105 m3 (et atom består rumligt af næsten hundrede procent kvantevakuum). Ifølge moderne viden garanterer et sådant vakuum atomernes stabilitet. Hvis bevidstheden også er baseret på kvantevakuumet, kan det påvirke stoffets egenskaber.

Tilstedeværelsen af ​​mikrotubuli i Penrose-Hameroff-hypotesen modificerer rum-tid lokalt. Hun "ved", at vi er, og kan påvirke os ved at ændre kvantetilstandene i mikrotubuli. Ud fra dette kan der drages eksotiske konklusioner. For eksempel sådan at alle ændringer i stofstrukturen i vores del af rumtiden, produceret af bevidstheden, uden nogen forsinkelse i tid, kan teoretisk registreres i enhver del af rumtiden, for eksempel i en anden galakse.

Hameroff optræder i mange presseinterviews. panpsykisme teoribaseret på antagelsen om, at der er en bestemt type bevidsthed i alt omkring dig. Dette er en gammel udsigt restaureret i det XNUMX. århundrede af Spinoza. Et andet afledt koncept er panprotopsykisme - Filosof David Chalmers introducerede. Han opfandt det som navnet for konceptet, at der er et "tvetydigt" væsen, potentielt bevidst, men først bliver virkelig bevidst, når det aktiveres eller opdeles. For eksempel, når protobevidste entiteter aktiveres eller tilgås af hjernen, bliver de bevidste og beriger neurale processer med erfaring. Ifølge Hameroff kan panprotopsykiske entiteter en dag beskrives i termer af fysik, der er fundamental for universet (3).

Små og store kollapser

Roger Penrose beviser til gengæld, baseret på Kurt Gödels teori, at nogle handlinger udført af sindet er uoverskuelige. Angiver det man kan ikke forklare menneskelig tanke algoritmisk, og for at forklare den uberegnelighed skal man se på sammenbruddet af kvantebølgefunktionen og kvantetyngdekraften. For et par år siden spekulerede Penrose på, om der kunne være en kvantesuperposition af ladede eller afladede neuroner. Han mente, at neuronet kunne være på niveau med kvantecomputeren i hjernen. Bits i en klassisk computer er altid "on" eller "off", "nul" eller "one". På den anden side arbejder kvantecomputere med qubits, som samtidigt kan være i en superposition af "nul" og "én".

Det mener Penrose masse svarer til rumtidens krumning. Det er nok at forestille sig rum-tid i en forenklet form som et todimensionelt ark papir. Alle tre rumlige dimensioner er komprimeret på x-aksen, mens tiden er plottet på y-aksen En masse i en position er en side buet i den ene retning, og en masse i en anden position er buet i den anden retning. Pointen er, at en masse, position eller tilstand svarer til en vis krumning i rumtidens fundamentale geometri, der karakteriserer universet i meget lille skala. En vis masse i superposition betyder således krumning i to eller flere retninger på samme tid, hvilket svarer til en boble, bule eller adskillelse i rum-tidsgeometri. Ifølge mange-verden-teorien, når dette sker, kan et helt nyt univers blive til – siderne i rum-tid divergerer og udfolder sig individuelt.

Penrose er til en vis grad enig i denne vision. Han er dog overbevist om, at boblen er ustabil, det vil sige, at den kollapser i den ene eller anden verden efter en given tid, hvilket står i et eller andet forhold til adskillelsesskalaen eller størrelsen af ​​boblens rum-tid. Derfor er der ingen grund til at acceptere mange verdener, men kun små områder, hvor vores univers er revet fra hinanden. Ved hjælp af usikkerhedsprincippet fandt fysikeren ud af, at en stor adskillelse vil kollapse hurtigt, og en lille adskillelse langsomt. Så et lille molekyle, såsom et atom, kan forblive i superposition i meget lang tid, f.eks. 10 millioner år. Men et stort væsen som en kat på et kilo kan kun blive i superposition i 10-37 sekunder, så vi ser ikke ofte katte i superposition.

Vi ved, at hjerneprocesser varer fra titusinder til hundredvis af millisekunder. For eksempel, med svingninger med en frekvens på 40 Hz, er deres varighed, dvs. intervallet, 25 millisekunder. Alfarytmen på et elektroencefalogram er 100 millisekunder. Denne tidsskala kræver massenanogrammer i superposition. I tilfælde af mikrotubuli i superposition ville der være behov for 120 milliarder tubuliner, dvs. deres antal er 20 XNUMX. neuroner, som er det passende antal neuroner til psykiske begivenheder.

Forskere beskriver, hvad der hypotetisk kunne ske i løbet af en bevidst begivenhed. Kvanteberegning finder sted i tubuliner og fører til kollaps ifølge Roger Penroses reduktionsmodel. Hvert sammenbrud danner grundlaget for et nyt mønster af tubulinkonfigurationer, som igen bestemmer, hvordan tubuliner kontrollerer cellulære funktioner ved synapser osv. Men ethvert sammenbrud af denne type reorganiserer også rumtidens fundamentale geometri og åbner adgang til eller aktivering af enheder indlejret på dette niveau.

Penrose og Hameroff navngav deres model sammensat objektiv reduktion (Orch-OR-), fordi der er en feedback-loop mellem biologi og "harmonien" eller "sammensætningen" af kvanteudsving. Efter deres mening, der er alternative isolations- og kommunikationsfaser defineret af geleringstilstande i cytoplasmaet, der omgiver mikrotubulierne, der forekommer cirka hvert 25. millisekund. Rækkefølgen af ​​disse "bevidste begivenheder" fører til dannelsen af ​​vores bevidsthedsstrøm. Vi oplever det som en kontinuitet, ligesom en film ser ud til at være kontinuerlig, selvom den forbliver en række separate frames.

Eller måske endda lavere

Imidlertid var fysikere skeptiske over for kvantehjernehypoteser. Selv under laboratoriekryogene forhold er det et stort problem at opretholde sammenhængen mellem kvantetilstande i længere tid end brøkdele af et sekund. Hvad med varmt og fugtigt hjernevæv?

Hameroff mener, at for at undgå dekohærens på grund af miljøpåvirkninger, kvantesuperposition skal forblive isoleret. Det virker mere sandsynligt, at isolation kan forekomme inde i cellen i cytoplasmaethvor for eksempel den allerede nævnte gelering omkring mikrotubuli kan beskytte dem. Derudover er mikrotubuli meget mindre end neuroner og er strukturelt forbundet som en krystal. Størrelsesskalaen er vigtig, fordi det antages, at en lille partikel, såsom en elektron, kan være to steder på samme tid. Jo større noget bliver, jo sværere er det i laboratoriet at få det til at virke to steder på samme tid.

Men ifølge Matthew Fisher fra University of California i Santa Barbara, citeret i samme New Scientist-artikel i december, har vi kun en chance for at løse sammenhængsproblemet, hvis vi går ned til niveauet atomare spins. Det betyder især spindet i atomkernerne af fosfor, der findes i molekylerne af kemiske forbindelser, der er vigtige for hjernens funktion. Fisher identificerede visse kemiske reaktioner i hjernen, der teoretisk producerer fosfationer i sammenfiltrede tilstande. Roger Penrose fandt selv disse observationer lovende, selvom han stadig går ind for mikrotubuli-hypotesen.

4. Kunstig intelligens - syn

Hypoteser om bevidsthedens kvantegrundlag har interessante implikationer for udsigterne for udviklingen af ​​kunstig intelligens. Efter deres mening har vi ingen chance for at bygge en virkelig bevidst AI (4) baseret på klassisk silicium- og transistorteknologi. Kun kvantecomputere - ikke den nuværende eller endda den næste generation - vil åbne vejen til en "rigtig" eller bevidst, syntetisk hjerne.