Wie is in die wete? Ons of ruimte-tyd?
Metafisika? Baie wetenskaplikes vrees dat hipoteses oor die kwantumaard van verstand en geheue tot hierdie bekende onwetenskaplike gebied behoort. Aan die ander kant, wat, indien nie wetenskap nie, is die soeke na 'n fisiese, alhoewel kwantumbasis vir bewussyn, in plaas van 'n soeke na bonatuurlike verklarings?
1. Mikrotubuli - Visualisering
Om aan te haal uit die Desember-uitgawe van New Scientist, sê die Arizona-narkotiseur Stuart Hameroff al jare dat mikrotubuli - veselagtige strukture met 'n deursnee van 20-27 nm, gevorm as gevolg van polimerisasie van die tubulienproteïen en optree as 'n sitoskelet wat 'n sel vorm, insluitend 'n senuweesel (1) - bestaan in Kwantum "superposisies"wat hulle in staat stel om twee verskillende vorms op dieselfde tyd te hê. Elkeen van hierdie vorms word geassosieer met 'n sekere hoeveelheid inligting, kubitem, in hierdie geval stoor twee keer soveel data as wat dit lyk uit die klassieke begrip van hierdie stelsel. As ons hierby die verskynsel voeg qubit verstrengeling, d.w.s. interaksies van deeltjies wat nie in die nabyheid is nie, toon model van die werking van die brein as 'n kwantumrekenaarbeskryf deur die beroemde fisikus Roger Penrose. Hameroff het ook met hom saamgewerk en sodoende die buitengewone spoed, buigsaamheid en veelsydigheid van die brein verduidelik.
2. Stuart Hameroff en Roger Penrose
Planck se wêreld van metings
Volgens ondersteuners van die teorie van kwantumverstand hou die probleem van bewussyn verband met die struktuur van ruimte-tyd op die Planck-skaal. Vir die eerste keer is dit deur bogenoemde wetenskaplikes - Penrose en Hameroff (90) in hul werke aan die begin van die 2de eeu daarop gewys. Volgens hulle, as ons die kwantumteorie van bewussyn wil aanvaar, dan moet ons die ruimte kies waarin kwantumprosesse plaasvind. Dit kan 'n brein wees - uit die oogpunt van die kwantumteorie, 'n vierdimensionele ruimte-tyd wat sy eie interne struktuur het op 'n ondenkbare klein skaal, van die orde van 10-35 meter. (Planck lengte). Op sulke afstande lyk ruimte-tyd soos 'n spons waarvan die borrels 'n volume het
10-105 m3 ('n atoom bestaan ruimtelik uit byna honderd persent kwantumvakuum). Volgens moderne kennis waarborg so 'n vakuum die stabiliteit van die atome. As bewussyn ook op die kwantumvakuum gebaseer is, kan dit die eienskappe van materie beïnvloed.
Die teenwoordigheid van mikrotubuli in die Penrose-Hameroff hipotese wysig ruimte-tyd plaaslik. Sy "weet" dat ons is, en kan ons beïnvloed deur die kwantumtoestande in mikrotubuli te verander. Hieruit kan eksotiese gevolgtrekkings gemaak word. Byvoorbeeld, so dat alle veranderinge in die struktuur van materie in ons deel van ruimte-tyd, geproduseer deur bewussyn, sonder enige vertraging in tyd, kan teoreties in enige deel van ruimte-tyd aangeteken word, byvoorbeeld in 'n ander sterrestelsel.
Hameroff verskyn in baie personderhoude. panpsigisme teoriegebaseer op die aanname dat daar 'n sekere tipe bewustheid in alles rondom jou is. Dit is 'n ou uitsig wat in die XNUMXste eeu deur Spinoza gerestoureer is. Nog 'n afgeleide konsep is panprotopsigisme - Filosoof David Chalmers bekendgestel. Hy het dit geskep as die naam vir die konsep dat daar 'n "dubbelsinnige" wese is, potensieel bewus, maar eers werklik bewus word wanneer dit geaktiveer of verdeel word. Byvoorbeeld, wanneer protobewuste entiteite geaktiveer of deur die brein verkry word, word hulle bewus en verryk neurale prosesse met ervaring. Volgens Hameroff kan panprotopsigiese entiteite eendag beskryf word in terme van fisika fundamenteel tot die heelal (3).
Klein en groot stort ineen
Roger Penrose, op sy beurt, gebaseer op die teorie van Kurt Gödel, bewys dat sommige aksies wat deur die verstand uitgevoer word, onberekenbaar is. Dui dit aan jy kan nie menslike denke algoritmies verklaar nie, en om daardie onberekenbaarheid te verduidelik, moet jy kyk na die ineenstorting van die kwantumgolffunksie en kwantumswaartekrag. 'n Paar jaar gelede het Penrose gewonder of daar 'n kwantum-superposisie van gelaaide of ontlaaide neurone kan wees. Hy het gedink dat die neuron op gelyke voet kan wees met die kwantumrekenaar in die brein. Bits in 'n klassieke rekenaar is altyd "aan" of "af", "nul" of "een". Aan die ander kant werk kwantumrekenaars met qubits wat gelyktydig in 'n superposisie van "nul" en "een" kan wees.
Penrose glo dit massa is gelykstaande aan die kromming van ruimtetyd. Dit is genoeg om ruimte-tyd in 'n vereenvoudigde vorm as 'n tweedimensionele vel papier voor te stel. Al drie ruimtelike dimensies word saamgepers op die x-as, terwyl tyd op die y-as geplot word.'n Massa in een posisie is 'n bladsy wat in een rigting gekrom is, en 'n massa in 'n ander posisie is in die ander rigting gekrom. Die punt is dat 'n massa, posisie of toestand ooreenstem met 'n sekere kromming in die fundamentele meetkunde van ruimte-tyd wat die heelal op 'n baie klein skaal kenmerk. Dus, een of ander massa in superposisie beteken kromming in twee of meer rigtings op dieselfde tyd, wat gelykstaande is aan 'n borrel, bult of skeiding in ruimte-tyd meetkunde. Volgens die baie-wêreld teorie, wanneer dit gebeur, kan 'n hele nuwe heelal tot stand kom - die bladsye van ruimte-tyd divergeer en ontvou individueel.
Penrose stem tot 'n mate saam met hierdie visie. Hy is egter oortuig daarvan dat die borrel onstabiel is, dit wil sê dit stort na 'n gegewe tyd in die een of ander wêreld in, wat in een of ander verband staan met die skaal van skeiding of die grootte van die ruimte-tyd van die borrel. Daarom is dit nie nodig om baie wêrelde te aanvaar nie, maar slegs klein areas waarin ons heelal uitmekaar geskeur word. Deur die onsekerheidsbeginsel te gebruik, het die fisikus gevind dat 'n groot skeiding vinnig sal ineenstort, en 'n klein een stadig. Dus 'n klein molekule, soos 'n atoom, kan vir 'n baie lang tyd in superposisie bly, sê maar 10 miljoen jaar. Maar 'n groot wese soos 'n een-kilogram kat kan net vir 10-37 sekondes in superposisie bly, so ons sien nie dikwels katte in superposisie nie.
Ons weet dat breinprosesse van tien tot honderde millisekondes duur. Byvoorbeeld, met ossillasies met 'n frekwensie van 40 Hz, is hul duur, dit wil sê die interval, 25 millisekondes. Die alfa-ritme op 'n elektro-enfalogram is 100 millisekondes. Hierdie tydskaal vereis massa nanogramme in superposisie. In die geval van mikrotubuli in superposisie, sal 120 miljard tubuliene benodig word, dit wil sê hul getal is 20 XNUMX. neurone, wat die gepaste aantal neurone vir psigiese gebeure is.
Wetenskaplikes beskryf wat hipoteties kan gebeur in die loop van 'n bewuste gebeurtenis. Kwantumberekening vind plaas in tubuliene en lei tot ineenstorting volgens die reduksiemodel van Roger Penrose. Elke ineenstorting vorm die basis van 'n nuwe patroon van tubulienkonfigurasies, wat weer bepaal hoe tubuliene sellulêre funksies by sinapse beheer, ens. Maar enige ineenstorting van hierdie tipe herorganiseer ook die fundamentele geometrie van ruimte-tyd en maak toegang tot of aktivering van die entiteite wat op hierdie vlak ingebed is.
Penrose en Hameroff het hul model genoem saamgestelde objektiewe vermindering (Orch-OF-) want daar is 'n terugvoerlus tussen biologie en die "harmonie" of "samestelling" van kwantumskommelings. Na hul mening, daar is alternatiewe isolasie- en kommunikasiefases wat gedefinieer word deur toestande van gelering binne die sitoplasma wat die mikrotubuli omring, wat ongeveer elke 25 millisekondes voorkom. Die volgorde van hierdie "bewustelike gebeure" lei tot die vorming van ons stroom van bewussyn. Ons ervaar dit as 'n kontinuïteit, net soos 'n film aaneenlopend blyk te wees, hoewel dit 'n reeks aparte rame bly.
Of dalk selfs laer
Fisici was egter skepties oor kwantumbreinhipoteses. Selfs onder laboratorium-kriogeniese toestande is die handhawing van die samehang van kwantumtoestande vir langer as breukdele van 'n sekonde 'n groot probleem. Wat van warm en klam breinweefsel?
Hameroff glo dat om dekoherensie as gevolg van omgewingsinvloede te vermy, kwantum superposisie moet geïsoleer bly. Dit lyk meer waarskynlik dat isolasie kan voorkom binne die sel in die sitoplasmawaar byvoorbeeld die reeds genoemde gelering rondom mikrotubuli hulle kan beskerm. Daarbenewens is mikrotubuli baie kleiner as neurone en is struktureel soos 'n kristal verbind. Die grootteskaal is belangrik omdat daar aanvaar word dat 'n klein deeltjie, soos 'n elektron, op twee plekke gelyktydig kan wees. Hoe groter iets word, hoe moeiliker is dit in die laboratorium om dit op twee plekke gelyktydig te laat werk.
Volgens Matthew Fisher van die Universiteit van Kalifornië in Santa Barbara, aangehaal in dieselfde Desember New Scientist-artikel, het ons egter 'n kans om die samehangsprobleem op te los slegs as ons na die vlak daal atoomdraaie. Dit beteken veral die spin in die atoomkerne van fosfor, wat gevind word in die molekules van chemiese verbindings wat belangrik is vir die werking van die brein. Fisher het sekere chemiese reaksies in die brein geïdentifiseer wat teoreties fosfaatione in verstrengelde toestande produseer. Roger Penrose het self hierdie waarnemings belowend gevind, hoewel hy steeds die mikrotubuli-hipotese ten gunste is.
4. Kunsmatige intelligensie – visie
Hipoteses oor die kwantumbasis van bewussyn het interessante implikasies vir die vooruitsigte vir die ontwikkeling van kunsmatige intelligensie. Na hul mening het ons geen kans om 'n werklik bewuste KI (4) te bou wat op klassieke, silikon- en transistortegnologie gebaseer is nie. Slegs kwantumrekenaars - nie die huidige of selfs die volgende generasie nie - sal die weg oopmaak na 'n "regte", of bewuste, sintetiese brein.
