Ko je upoznat? Mi ili prostor-vrijeme?
Metafizika? Mnogi naučnici strahuju da hipoteze o kvantnoj prirodi uma i pamćenja pripadaju ovom dobro poznatom neznanstvenom polju. S druge strane, šta je, ako ne nauka, potraga za fizičkom, iako kvantnom, osnovom za svijest, umjesto potraga za natprirodnim objašnjenjima?
1. Mikrotubule - Vizualizacija
Citiram iz decembarskog izdanja New Scientist-a, anesteziolog iz Arizone Stuart Hameroff je godinama govorio da mikrotubule - vlaknaste strukture prečnika 20-27 nm, nastale kao rezultat polimerizacije proteina tubulina i koje djeluju kao citoskelet koji formira ćeliju, uključujući i živčanu ćeliju (1) - postoje u Kvantne "superpozicije"što im omogućava da imaju dva različita oblika u isto vrijeme. Svaki od ovih oblika povezan je sa određenom količinom informacija, kubitem, u ovom slučaju pohranjivanje duplo više podataka nego što bi se činilo iz klasičnog razumijevanja ovog sistema. Ako ovome dodamo i fenomen zapetljavanje kubita, odnosno interakcije čestica koje nisu u neposrednoj blizini, pokazuje model funkcionisanja mozga kao kvantnog kompjuteraopisao poznati fizičar Roger Penrose. Hameroff je također sarađivao s njim, objašnjavajući tako izuzetnu brzinu, fleksibilnost i svestranost mozga.
2. Stuart Hameroff i Roger Penrose
Plankov svet merenja
Prema pristalicama teorije kvantnog uma, problem svijesti je povezan sa strukturom prostor-vremena na Planckovoj skali. Na to su prvi put ukazali pomenuti naučnici - Penrose i Hameroff (90) u svojim radovima početkom 2. veka. prema njima, ako želimo prihvatiti kvantnu teoriju svijesti, onda moramo izabrati prostor u kojem se odvijaju kvantni procesi. To može biti mozak - sa stanovišta kvantne teorije, četverodimenzionalni prostor-vrijeme koji ima svoju unutrašnju strukturu na nezamislivo maloj skali, reda veličine 10-35 metara. (Plankova dužina). Na takvim udaljenostima prostor-vrijeme nalikuje sunđeru, čiji mjehurići imaju volumen
10-105 m3 (atom se prostorno sastoji od skoro stopostotnog kvantnog vakuuma). Prema savremenim saznanjima, takav vakuum garantuje stabilnost atoma. Ako se svijest također zasniva na kvantnom vakuumu, to može utjecati na svojstva materije.
Prisustvo mikrotubula u Penrose-Hameroff hipotezi modificira prostor-vrijeme lokalno. Ona "zna" da jesmo i može uticati na nas mijenjajući kvantna stanja u mikrotubulama. Iz ovoga se mogu izvući egzotični zaključci. Na primjer, takav da sve promjene u strukturi materije u našem dijelu prostor-vremena, koje proizvodi svijest, bez ikakvog odlaganja u vremenu, teoretski se mogu zabilježiti u bilo kojem dijelu prostor-vremena, na primjer, u drugoj galaksiji.
Hameroff se pojavljuje u mnogim intervjuima za štampu. teorija panpsihizmana osnovu pretpostavke da postoji određena vrsta svijesti u svemu oko vas. Ovo je stari pogled koji je u XX vijeku obnovio Spinoza. Drugi izvedeni koncept je panprotopsihizam - Predstavio je filozof David Chalmers. On ga je skovao kao naziv za koncept da postoji "dvosmisleno" biće koje je potencijalno svesno, ali postaje istinski svesno tek kada je aktivirano ili podeljeno. Na primjer, kada se protosvjesni entiteti aktiviraju ili im pristupa mozak, oni postaju svjesni i obogaćuju neuronske procese iskustvom. Prema Hameroffu, panprotopsihički entiteti mogu se jednog dana opisati u terminima fizike fundamentalne za univerzum (3).
Mali i veliki kolapsi
Roger Penrose, pak, na osnovu 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 kompjuteru u mozgu. Bitovi u klasičnom računaru su uvijek "uključeni" ili "isključeni", "nula" ili "jedan". S druge strane, kvantni kompjuteri rade sa kubitima, koji istovremeno mogu 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 su komprimirane na osi x, dok je vrijeme iscrtano na osi y. Masa u jednoj poziciji je stranica zakrivljena u jednom smjeru, a masa u drugoj poziciji je zakrivljena u drugom smjeru. Suština je da masa, položaj ili stanje odgovaraju određenoj zakrivljenosti u fundamentalnoj 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 balonu, ispupčenju ili razdvajanju u prostorno-vremenskoj geometriji. Prema teoriji mnogih svjetova, kada se to dogodi, može nastati cijeli novi univerzum - stranice prostor-vremena se razilaze i razvijaju pojedinačno.
Penrose se donekle slaže sa ovom vizijom. Međutim, on je uvjeren da je balon nestabilan, odnosno da se urušava u jedan ili drugi svijet nakon određenog vremena, što je u nekoj vezi s razmjerom razdvajanja ili veličinom prostor-vremena mjehura. Dakle, nema potrebe da prihvatamo mnoge svetove, već samo male oblasti u kojima je naš univerzum rasparčan. Koristeći princip nesigurnosti, fizičar je otkrio da će se velika separacija brzo srušiti, a mala polako. Dakle mali molekul, kao što je atom, može ostati u superpoziciji veoma dugo, recimo 10 miliona godina. Ali 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 desetina do stotina milisekundi. Na primjer, kod oscilacija frekvencije od 40 Hz, njihovo trajanje, odnosno 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, odnosno njihov broj je 20 XNUMX. neurona, što je odgovarajući broj neurona za psihičke događaje.
Naučnici opisuju šta bi se hipotetički moglo dogoditi u toku svjesnog događaja. Kvantno računanje se odvija u tubulinama i dovodi do kolapsa prema redukcionom modelu Rogera Penrosea. Svaki kolaps čini osnovu novog obrasca tubulinskih konfiguracija, koji zauzvrat određuju kako tubulini kontrolišu ćelijske funkcije na sinapsama, itd. Ali svaki kolaps ovog tipa takođe reorganizuje osnovnu geometriju prostor-vremena i otvara pristup ili aktivaciju entiteta ugrađenih na ovom nivou.
Penrose i Hameroff su imenovali svoj model sastavljeno ciljno smanjenje (Orch-OR-) jer postoji povratna sprega između biologije i "harmonije" ili "kompozicije" kvantnih fluktuacija. po njihovom mišljenju, postoje alternativne faze izolacije i komunikacije definisane stanjima geliranja unutar citoplazme koja okružuje mikrotubule, koje se dešavaju otprilike svakih 25 milisekundi. Slijed ovih "svjesnih događaja" dovodi do formiranja našeg toka 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 pod laboratorijskim kriogenim uslovima, održavanje koherentnosti kvantnih stanja duže od delića sekunde predstavlja veliki problem. Šta je sa toplim i vlažnim moždanim tkivom?
Hameroff smatra da kako bi se izbjegla dekoherencija zbog utjecaja okoline, kvantna superpozicija mora ostati izolirana. Čini se vjerovatnijim da bi moglo doći do izolacije unutar ćelije u citoplazmigdje ih, na primjer, može zaštititi već spomenuta gelacija oko mikrotubula. Osim toga, mikrotubule su mnogo manje od neurona i strukturno su povezane poput kristala. Skala 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 teže u laboratoriji navesti da radi na dva mjesta u isto vrijeme.
Međutim, prema Matthewu Fisheru sa Univerziteta Kalifornije u Santa Barbari, citiranom u istom decembarskom članku New Scientist-a, imamo priliku riješiti problem koherentnosti samo ako se spustimo na nivo atomski spinovi. Konkretno, to znači spin u atomskim jezgrama fosfora, koji se nalazi u molekulima hemijskih spojeva važnih za funkcioniranje mozga. Fisher je identificirao određene kemijske reakcije u mozgu koje teoretski proizvode fosfatne ione u zapletenim stanjima. Sam Roger Penrose smatra da su ova zapažanja obećavajuća, iako i dalje podržava hipotezu o mikrotubulama.
4. Vještačka inteligencija - vizija
Hipoteze o kvantnoj osnovi svijesti imaju zanimljive implikacije na izglede za razvoj umjetne inteligencije. Po njihovom mišljenju, nemamo šanse da izgradimo istinski svjestan AI (4) zasnovan na klasičnoj, silicijumskoj i tranzistorskoj tehnologiji. Samo će kvantni kompjuteri - a ne sadašnja ili čak sljedeća generacija - otvoriti put do "pravog", ili svjesnog, sintetičkog mozga.
