Kdo je obveščen? Mi ali prostor-čas?

Metafizika? Mnogi znanstveniki se bojijo, da hipoteze o kvantni naravi uma in spomina spadajo v to dobro znano neznanstveno področje. Po drugi strani, kaj je, če ne znanost, iskanje fizične, čeprav kvantne osnove zavesti, namesto iskanja nadnaravnih razlag?

1. Mikrotubuli – vizualizacija

Če citiram decembrsko številko New Scientist, anesteziolog iz Arizone Stuart Hameroff že leta pravi, da mikrotubule - vlaknate strukture s premerom 20-27 nm, ki nastanejo kot posledica polimerizacije proteina tubulina in delujejo kot citoskelet, ki tvori celico, vključno z živčno celico (1) - obstajajo v Kvantne "superpozicije"kar jim omogoča, da imajo dve različni obliki hkrati. Vsaka od teh oblik je povezana z določeno količino informacij, kubitem, v tem primeru shranjuje dvakrat več podatkov, kot bi bilo videti iz klasičnega razumevanja tega sistema. Če k temu dodamo še pojav prepletenost kubitov, torej interakcije delcev, ki niso v neposredni bližini, kaže model delovanja možganov kot kvantnega računalnikaopisal slavni fizik Roger Penrose. Z njim je sodeloval tudi Hameroff, ki je tako pojasnil izjemno hitrost, prožnost in vsestranskost možganov.

2. Stuart Hameroff in Roger Penrose

Planckov svet meritev

Po mnenju zagovornikov teorije kvantnega uma je problem zavesti povezan s strukturo prostora-časa na Planckovi lestvici. Prvič sta na to opozorila zgoraj omenjena znanstvenika - Penrose in Hameroff (90) v svojih delih v začetku 2. stoletja. Po njihovem mnenju če želimo sprejeti kvantno teorijo zavesti, potem moramo izbrati prostor, v katerem se odvijajo kvantni procesi. Lahko so možgani – z vidika kvantne teorije štiridimenzionalni prostor-čas, ki ima lastno notranjo strukturo v nepredstavljivo majhnem merilu, reda velikosti 10-35 metrov. (Planckova dolžina). Na takih razdaljah je prostor-čas podoben gobici, katere mehurčki imajo prostornino

10-105 m3 (atom je prostorsko sestavljen iz skoraj stoodstotnega kvantnega vakuuma). Po sodobnih spoznanjih takšen vakuum zagotavlja stabilnost atomov. Če zavest temelji tudi na kvantnem vakuumu, lahko vpliva na lastnosti snovi.

Prisotnost mikrotubulov v hipotezi Penrose-Hameroff lokalno spreminja prostor-čas. Ona "ve", da smo, in lahko vpliva na nas s spreminjanjem kvantnih stanj v mikrotubulih. Iz tega je mogoče potegniti eksotične zaključke. Na primer takšna vse spremembe v strukturi snovi v našem delu prostor-časa, ki jih proizvede zavest, brez časovne zamude, je teoretično mogoče zabeležiti v katerem koli delu prostor-časa, na primer v drugi galaksiji.

Hameroff se pojavlja v številnih novinarskih intervjujih. teorija panpsihizmatemelji na predpostavki, da obstaja določena vrsta zavedanja v vsem, kar vas obdaja. To je stari pogled, ki ga je v XNUMX. stoletju obnovil Spinoza. Drug izpeljan koncept je panprotopsihizem - Predstavljen filozof David Chalmers. Skoval ga je kot ime za koncept, da obstaja "dvoumno" bitje, ki je potencialno zavestno, vendar postane resnično zavestno šele, ko je aktivirano ali razdeljeno. Na primer, ko se prazavestne entitete aktivirajo ali do njih dostopajo možgani, postanejo zavestne in obogatijo živčne procese z izkušnjami. Po Hameroffu bi lahko panprotopsihične entitete nekega dne opisali v smislu fizike, ki je temeljna za vesolje (3).

Majhni in veliki propadi

Roger Penrose pa na podlagi teorije Kurta Gödela dokazuje, da so nekatera dejanja, ki jih izvaja um, neprecenljiva. Nakazuje, da človeške misli ne morete razložiti algoritemično, in da bi razložili to neizračunljivost, morate pogledati kolaps kvantne valovne funkcije in kvantne gravitacije. Pred nekaj leti se je Penrose spraševal, ali bi lahko obstajala kvantna superpozicija nabitih ali izpraznjenih nevronov. Mislil je, da je nevron lahko enak kvantnemu računalniku v možganih. Biti v klasičnem računalniku so vedno "vklopljeni" ali "izklopljeni", "nič" ali "ena". Po drugi strani pa kvantni računalniki delajo s kubiti, ki so lahko hkrati v superpoziciji "nič" in "ena".

Penrose verjame v to masa je enakovredna ukrivljenosti prostor-časa. Dovolj je, da si prostor-čas predstavljamo v poenostavljeni obliki kot dvodimenzionalni list papirja. Vse tri prostorske dimenzije so stisnjene na osi x, čas pa je narisan na osi y. Masa v enem položaju je stran, ukrivljena v eno smer, masa v drugem položaju pa je ukrivljena v drugo smer. Bistvo je, da masa, položaj ali stanje ustrezajo določeni ukrivljenosti v osnovni geometriji prostora-časa, ki je značilna za vesolje v zelo majhnem merilu. Tako neka masa v superpoziciji pomeni ukrivljenost v dveh ali več smereh hkrati, kar je v geometriji prostor-čas enakovredno mehurčku, izboklini ali ločitvi. Po teoriji mnogih svetov, ko se to zgodi, lahko nastane povsem novo vesolje – strani prostora-časa se razhajajo in odpirajo posamezno.

Penrose se do neke mere strinja s to vizijo. Prepričan pa je, da je mehurček nestabilen, se pravi, da se po določenem času sesuje v en ali drug svet, kar je v neki zvezi z obsegom ločitve oziroma velikostjo prostorsko-časovnega mehurčka. Zato ni treba sprejeti številnih svetov, ampak le majhna področja, v katerih je naše vesolje raztrgano. Z uporabo načela negotovosti je fizik ugotovil, da se bo velika ločitev hitro zrušila, majhna pa počasi. Torej majhna molekula, kot je atom, lahko ostane v superpoziciji zelo dolgo, recimo 10 milijonov let. Toda veliko bitje, kot je enokilogramska mačka, lahko ostane v superpoziciji le 10-37 sekund, zato mačk v superpoziciji ne vidimo pogosto.

Vemo, da možganski procesi trajajo od deset do sto milisekund. Na primer, pri nihanjih s frekvenco 40 Hz je njihovo trajanje, to je interval, 25 milisekund. Alfa ritem na elektroencefalogramu je 100 milisekund. Ta časovna lestvica zahteva masne nanograme v superpoziciji. V primeru mikrotubulov v superpoziciji bi bilo potrebnih 120 milijard tubulinov, kar pomeni, da je njihovo število 20 XNUMX. nevronov, kar je primerno število nevronov za psihične dogodke.

Znanstveniki opisujejo, kaj bi se hipotetično lahko zgodilo med zavestnim dogodkom. Kvantno računalništvo poteka v tubulinih in vodi v kolaps po redukcijskem modelu Rogerja Penrosea. Vsak kolaps tvori osnovo novega vzorca konfiguracij tubulina, ki posledično določajo, kako tubulini nadzirajo celične funkcije na sinapsah itd. Toda kakršen koli kolaps te vrste reorganizira tudi temeljno geometrijo prostora-časa in odpira dostop do ali aktivacijo subjektov, vgrajenih na tej ravni.

Penrose in Hameroff sta poimenovala svoj model sestavljeno objektivno zmanjšanje (Orch-OR-), ker obstaja povratna zanka med biologijo in "harmonijo" ali "sestavo" kvantnih nihanj. Po njihovem mnenju obstajajo alternativne izolacijske in komunikacijske faze, opredeljene s stanji geliranja znotraj citoplazme, ki obdaja mikrotubule, ki se pojavljajo približno vsakih 25 milisekund. Zaporedje teh "zavestnih dogodkov" vodi do oblikovanja našega toka zavesti. Doživljamo ga kot kontinuiteto, tako kot se zdi film neprekinjen, čeprav ostaja niz ločenih kadrov.

Ali morda celo nižje

Vendar pa so bili fiziki skeptični glede hipotez o kvantnih možganih. Tudi v laboratorijskih kriogenih pogojih je ohranjanje skladnosti kvantnih stanj dlje kot delci sekunde velik problem. Kaj pa toplo in vlažno možgansko tkivo?

Hameroff meni, da bi se izognili dekoherenci zaradi vplivov okolja, kvantna superpozicija mora ostati izolirana. Zdi se bolj verjetno, da bi lahko prišlo do izolacije znotraj celice v citoplazmikjer jih lahko na primer zaščiti že omenjena gelacija okoli mikrotubul. Poleg tega so mikrotubule veliko manjše od nevronov in so strukturno povezane kot kristal. Lestvica velikosti je pomembna, ker se domneva, da je majhen delec, kot je elektron, lahko na dveh mestih hkrati. Večje ko je nekaj, težje ga je v laboratoriju pripraviti do dela na dveh mestih hkrati.

Vendar pa glede na Matthew Fisher z Univerze Kalifornije v Santa Barbari, ki je citiran v istem decembrskem članku New Scientist, imamo možnost rešiti problem skladnosti le, če se spustimo na raven atomski vrtljaji. Zlasti to pomeni vrtenje v atomskih jedrih fosforja, ki ga najdemo v molekulah kemičnih spojin, pomembnih za delovanje možganov. Fisher je identificiral določene kemične reakcije v možganih, ki teoretično proizvajajo fosfatne ione v zapletenih stanjih. Sam Roger Penrose meni, da so ta opažanja obetavna, čeprav še vedno podpira hipotezo o mikrotubulah.

4. Umetna inteligenca – vizija

Hipoteze o kvantni osnovi zavesti imajo zanimive posledice za možnosti razvoja umetne inteligence. Po njihovem mnenju nimamo možnosti, da bi zgradili resnično zavestno umetno inteligenco (4), ki bi temeljila na klasični, silicijevi in ​​tranzistorski tehnologiji. Samo kvantni računalniki - in ne sedanja ali celo naslednja generacija - bodo odprli pot do "resničnih" ali zavestnih sintetičnih možganov.