Hvem er kjent? Vi eller rom-tid?

Metafysikk? Mange forskere frykter at hypoteser om kvantenaturen til sinn og minne tilhører dette velkjente uvitenskapelige feltet. På den annen side, hva, om ikke vitenskap, er søket etter et fysisk, om enn kvantegrunnlag, for bevissthet, i stedet for et søk etter overnaturlige forklaringer?

1. Mikrotubuli - Visualisering

For å sitere fra desemberutgaven av New Scientist, har anestesilege Stuart Hameroff i Arizona sagt i årevis at mikrotubuli - fibrøse strukturer med en diameter på 20-27 nm, dannet som et resultat av polymerisering av tubulinproteinet og fungerer som et cytoskjelett som danner en celle, inkludert en nervecelle (1) - eksisterer i Kvante "superposisjoner"som gjør at de kan ha to forskjellige former samtidig. Hvert av disse skjemaene er knyttet til en viss mengde informasjon, kubitem, i dette tilfellet lagre dobbelt så mye data som det ser ut til fra den klassiske forståelsen av dette systemet. Hvis vi legger til dette fenomenet qubit sammenfiltring, dvs. interaksjoner mellom partikler som ikke er i umiddelbar nærhet, viser modell for hvordan hjernen fungerer som en kvantedatamaskinbeskrevet av den kjente fysikeren Roger Penrose. Hameroff samarbeidet også med ham, og forklarte dermed den ekstraordinære hastigheten, fleksibiliteten og allsidigheten til hjernen.

2. Stuart Hameroff og Roger Penrose

Plancks verden av målinger

I følge tilhengere av teorien om kvantesinn, er bevissthetsproblemet forbundet med strukturen til rom-tid på Planck-skalaen. For første gang ble dette påpekt av de ovennevnte vitenskapsmennene - Penrose og Hameroff (90) i deres arbeider på begynnelsen av det 2. århundre. Ifølge dem, hvis vi ønsker å akseptere kvanteteorien om bevissthet, så må vi velge rommet hvor kvanteprosesser finner sted. Det kan være en hjerne – fra kvanteteoriens synspunkt, en firedimensjonal rom-tid som har sin egen indre struktur i en ufattelig liten skala, i størrelsesorden 10-35 meter. (Planck lengde). På slike avstander ligner rom-tid en svamp, hvis bobler har et volum

10-105 m3 (et atom består romlig av nesten hundre prosent kvantevakuum). Ifølge moderne kunnskap garanterer et slikt vakuum stabiliteten til atomene. Hvis bevisstheten også er basert på kvantevakuumet, kan det påvirke materiens egenskaper.

Tilstedeværelsen av mikrotubuli i Penrose-Hameroff-hypotesen modifiserer rom-tid lokalt. Hun «vet» at vi er det, og kan påvirke oss ved å endre kvantetilstandene i mikrotubuli. Av dette kan man trekke eksotiske konklusjoner. For eksempel slik at alle endringer i materiens struktur i vår del av rom-tid, produsert av bevissthet, uten noen forsinkelse i tid, kan teoretisk registreres i hvilken som helst del av rom-tid, for eksempel i en annen galakse.

Hameroff dukker opp i mange presseintervjuer. teori om panpsykismebasert på antakelsen om at det er en viss type bevissthet i alt rundt deg. Dette er en gammel utsikt restaurert i det XNUMXth århundre av Spinoza. Et annet avledet konsept er panprotopsykisme – Filosof David Chalmers introduserte. Han laget det som navnet på konseptet at det er et "tvetydig" vesen, potensielt bevisst, men som først blir virkelig bevisst når det aktiveres eller deles. For eksempel, når protobevisste enheter aktiveres eller åpnes av hjernen, blir de bevisste og beriker nevrale prosesser med erfaring. I følge Hameroff kan panprotopsykiske enheter en dag beskrives i termer av fysikk som er grunnleggende for universet (3).

Små og store kollapser

Roger Penrose på sin side, basert på teorien til Kurt Gödel, beviser at noen handlinger utført av sinnet er uberegnelige. Indikerer det du kan ikke forklare menneskelig tanke algoritmisk, og for å forklare denne uberegneligheten, må du se på sammenbruddet av kvantebølgefunksjonen og kvantetyngdekraften. For noen år siden lurte Penrose på om det kunne være en kvantesuperposisjon av ladede eller utladede nevroner. Han mente at nevronet kunne være på nivå med kvantecomputeren i hjernen. Bits i en klassisk datamaskin er alltid "på" eller "av", "null" eller "en". På den annen side jobber kvantedatamaskiner med qubits, som samtidig kan være i superposisjonen "null" og "en".

Penrose tror det masse tilsvarer krumningen av romtid. Det er nok å forestille seg rom-tid i en forenklet form som et todimensjonalt ark papir. Alle de tre romlige dimensjonene er komprimert på x-aksen, mens tiden er plottet på y-aksen En masse i en posisjon er en side buet i en retning, og en masse i en annen posisjon er buet i den andre retningen. Poenget er at en masse, posisjon eller tilstand tilsvarer en viss krumning i rom-tidens grunnleggende geometri som karakteriserer universet i en veldig liten skala. Dermed betyr noe masse i superposisjon krumning i to eller flere retninger samtidig, noe som tilsvarer en boble, bule eller separasjon i rom-tidsgeometri. I følge mangeverdensteorien, når dette skjer, kan et helt nytt univers bli til – sidene i rom-tid divergerer og utfolder seg individuelt.

Penrose er til en viss grad enig i denne visjonen. Han er imidlertid overbevist om at boblen er ustabil, det vil si at den kollapser inn i en eller annen verden etter en gitt tid, noe som står i et eller annet forhold til separasjonsskalaen eller størrelsen på rom-tiden til boblen. Derfor er det ikke nødvendig å akseptere mange verdener, men bare små områder hvor universet vårt er revet i stykker. Ved å bruke usikkerhetsprinsippet fant fysikeren at en stor separasjon vil kollapse raskt, og en liten sakte. Så et lite molekyl, for eksempel et atom, kan forbli i superposisjon i veldig lang tid, for eksempel 10 millioner år. Men en stor skapning som en katt på ett kilo kan bare holde seg i superposisjon i 10-37 sekunder, så vi ser ikke ofte katter i superposisjon.

Vi vet at hjerneprosesser varer fra titalls til hundrevis av millisekunder. For eksempel, med oscillasjoner med en frekvens på 40 Hz, er deres varighet, dvs. intervallet, 25 millisekunder. Alfarytmen på et elektroencefalogram er 100 millisekunder. Denne tidsskalaen krever massenanogram i superposisjon. Når det gjelder mikrotubuli i superposisjon, vil det være nødvendig med 120 milliarder tubuliner, det vil si at antallet er 20 XNUMX. nevroner, som er det passende antallet nevroner for psykiske hendelser.

Forskere beskriver hva som hypotetisk kan skje i løpet av en bevisst hendelse. Kvanteberegning foregår i tubuliner og fører til kollaps i henhold til reduksjonsmodellen til Roger Penrose. Hver kollaps danner grunnlaget for et nytt mønster av tubulinkonfigurasjoner, som igjen bestemmer hvordan tubuliner kontrollerer cellulære funksjoner ved synapser osv. Men enhver kollaps av denne typen reorganiserer også den grunnleggende geometrien til rom-tid og åpner tilgang til eller aktivering av enheter innebygd på dette nivået.

Penrose og Hameroff kalte modellen deres sammensatt objektiv reduksjon (Orch-OR-) fordi det er en tilbakemeldingssløyfe mellom biologi og "harmonien" eller "sammensetningen" av kvantesvingninger. Etter deres mening, det er alternative isolasjons- og kommunikasjonsfaser definert av geldannelsestilstander i cytoplasmaet som omgir mikrotubuli, som forekommer omtrent hvert 25. millisekund. Rekkefølgen av disse "bevisste hendelsene" fører til dannelsen av vår bevissthetsstrøm. Vi opplever det som en kontinuitet, på samme måte som en film ser ut til å være kontinuerlig, selv om den forblir en serie separate rammer.

Eller kanskje enda lavere

Imidlertid var fysikere skeptiske til kvantehjernehypoteser. Selv under laboratoriekryogene forhold er det et stort problem å opprettholde koherensen av kvantetilstander lenger enn brøkdeler av et sekund. Hva med varmt og fuktig hjernevev?

Hameroff mener at for å unngå dekoherens på grunn av miljøpåvirkning, kvantesuperposisjon må forbli isolert. Det virker mer sannsynlig at isolasjon kan oppstå inne i cellen i cytoplasmaethvor for eksempel den allerede nevnte geldannelsen rundt mikrotubuli kan beskytte dem. I tillegg er mikrotubuli mye mindre enn nevroner og er strukturelt forbundet som en krystall. Størrelsesskalaen er viktig fordi det antas at en liten partikkel, for eksempel et elektron, kan være på to steder samtidig. Jo større noe blir, jo vanskeligere er det i laboratoriet å få det til å fungere to steder samtidig.

Imidlertid, ifølge Matthew Fisher fra University of California i Santa Barbara, sitert i samme New Scientist-artikkel i desember, har vi en sjanse til å løse sammenhengsproblemet bare hvis vi går ned til nivået atomspinn. Spesielt betyr dette spinnet i atomkjernene av fosfor, som finnes i molekylene til kjemiske forbindelser som er viktige for hjernens funksjon. Fisher identifiserte visse kjemiske reaksjoner i hjernen som teoretisk produserer fosfationer i sammenfiltrede tilstander. Roger Penrose selv fant disse observasjonene lovende, selv om han fortsatt favoriserer mikrotubuli-hypotesen.

4. Kunstig intelligens - syn

Hypoteser om bevissthetens kvantegrunnlag har interessante implikasjoner for utsiktene for utviklingen av kunstig intelligens. Etter deres mening har vi ingen sjanse til å bygge en virkelig bevisst AI (4) basert på klassisk, silisium- og transistorteknologi. Bare kvantedatamaskiner - og ikke den nåværende eller neste generasjon - vil åpne veien til en "ekte", eller bevisst, syntetisk hjerne.