Sino ang nakakaalam? Tayo o space-time?
Metaphysics? Maraming mga siyentipiko ang natatakot na ang mga hypotheses tungkol sa quantum nature ng isip at memorya ay nabibilang sa kilalang unscientific field na ito. Sa kabilang banda, ano, kung hindi agham, ang paghahanap para sa isang pisikal, bagama't quantum, batayan para sa kamalayan, sa halip na isang paghahanap para sa mga supernatural na paliwanag?
1. Microtubule - Visualization
Upang sumipi mula sa isyu ng Disyembre ng New Scientist, sinabi ng anesthetist ng Arizona na si Stuart Hameroff sa loob ng maraming taon na microtubule - mga fibrous na istruktura na may diameter na 20-27 nm, na nabuo bilang isang resulta ng polymerization ng tubulin protein at kumikilos bilang isang cytoskeleton na bumubuo ng isang cell, kabilang ang isang nerve cell (1) - umiiral sa Quantum "mga superposisyon"na nagpapahintulot sa kanila na magkaroon ng dalawang magkaibang anyo sa parehong oras. Ang bawat isa sa mga form na ito ay nauugnay sa isang tiyak na halaga ng impormasyon, kubitem, sa kasong ito ay nag-iimbak ng dalawang beses na mas maraming data kaysa sa tila mula sa klasikal na pag-unawa sa sistemang ito. Kung idaragdag natin dito ang phenomenon qubit gusot, ibig sabihin, mga pakikipag-ugnayan ng mga particle na hindi malapit, ay nagpapakita modelo ng paggana ng utak bilang isang quantum computerinilarawan ng sikat na physicist na si Roger Penrose. Nakipagtulungan din si Hameroff sa kanya, kaya ipinaliwanag ang pambihirang bilis, flexibility at versatility ng utak.
2. Stuart Hameroff at Roger Penrose
Ang mundo ng mga sukat ni Planck
Ayon sa mga tagasuporta ng teorya ng quantum mind, ang problema ng kamalayan ay konektado sa istraktura ng espasyo-oras sa sukat ng Planck. Sa unang pagkakataon ito ay itinuro ng mga nabanggit na siyentipiko - Penrose at Hameroff (90) sa kanilang mga gawa sa simula ng ika-2 siglo. Ayon sa kanila, kung gusto nating tanggapin ang quantum theory of consciousness, dapat nating piliin ang espasyo kung saan nagaganap ang mga prosesong quantum. Maaari itong maging isang utak - mula sa punto ng view ng quantum theory, isang four-dimensional space-time na may sariling panloob na istraktura sa isang hindi maisip na maliit na sukat, ng pagkakasunud-sunod ng 10-35 metro. (Haba ng planck). Sa ganoong mga distansya, ang space-time ay kahawig ng isang espongha, ang mga bula nito ay may dami
10-105 m3 (isang atom na spatially ay binubuo ng halos isang daang porsyento na quantum vacuum). Ayon sa modernong kaalaman, ginagarantiyahan ng naturang vacuum ang katatagan ng mga atomo. Kung ang kamalayan ay nakabatay din sa quantum vacuum, maaari itong makaimpluwensya sa mga katangian ng bagay.
Ang pagkakaroon ng microtubule sa Penrose-Hameroff hypothesis ay nagbabago ng space-time nang lokal. "Alam" niya na tayo, at maimpluwensyahan tayo sa pamamagitan ng pagbabago ng mga estado ng quantum sa microtubule. Mula dito, maaaring makagawa ng mga kakaibang konklusyon. Halimbawa, ganyan lahat ng mga pagbabago sa istruktura ng bagay sa ating bahagi ng espasyo-oras, na ginawa ng kamalayan, nang walang anumang pagkaantala sa oras, ay maaaring theoretically maitala sa anumang bahagi ng espasyo-oras, halimbawa, sa ibang kalawakan.
Lumilitaw si Hameroff sa maraming panayam sa press. teorya ng panpsychismbatay sa pagpapalagay na mayroong isang tiyak na uri ng kamalayan sa lahat ng bagay sa paligid mo. Ito ay isang lumang view na ibinalik noong ika-XNUMX siglo ni Spinoza. Ang isa pang hinango na konsepto ay panprotopsychizm - Ipinakilala ni Pilosopo David Chalmers. Siya ang naglikha nito bilang pangalan para sa konsepto na mayroong isang "ambiguous" na nilalang, potensyal na may kamalayan, ngunit nagiging tunay na mulat lamang kapag ito ay isinaaktibo o hinati. Halimbawa, kapag ang mga protoconscious entity ay na-activate o na-access ng utak, sila ay nagiging conscious at nagpapayaman sa mga proseso ng neural na may karanasan. Ayon kay Hameroff, ang mga panprotopsychic entity ay maaaring isang araw ay inilarawan sa mga tuntunin ng physics na pangunahing sa uniberso (3).
Maliit at malalaking pagbagsak
Si Roger Penrose naman, batay sa teorya ni Kurt Gödel, ay nagpapatunay na ang ilang mga aksyon na ginagawa ng isip ay hindi makalkula. Nagpapahiwatig na hindi mo maaaring ipaliwanag ang pag-iisip ng tao ayon sa algorithm, at upang ipaliwanag ang incomputability na ito, kailangan mong tingnan ang pagbagsak ng function ng quantum wave at quantum gravity. Ilang taon na ang nakalilipas, nagtaka si Penrose kung maaaring mayroong isang quantum superposition ng mga sisingilin o pinalabas na mga neuron. Naisip niya na ang neuron ay maaaring maging pare-pareho sa quantum computer sa utak. Ang mga bit sa isang classical na computer ay palaging "on" o "off", "zero" o "one". Sa kabilang banda, gumagana ang mga quantum computer sa mga qubit na maaaring sabay na nasa isang superposisyon ng "zero" at "isa".
Naniniwala si Penrose ang masa ay katumbas ng curvature ng spacetime. Ito ay sapat na upang isipin ang space-time sa isang pinasimple na anyo bilang isang dalawang-dimensional na sheet ng papel. Ang lahat ng tatlong spatial na dimensyon ay naka-compress sa x-axis, habang ang oras ay naka-plot sa y-axis. Ang masa sa isang posisyon ay isang pahina na naka-curved sa isang direksyon, at ang isang masa sa ibang posisyon ay naka-curved sa kabilang direksyon. Ang pangunahing linya ay ang isang masa, posisyon, o estado ay tumutugma sa isang tiyak na kurbada sa pangunahing geometry ng espasyo-oras na nagpapakilala sa uniberso sa napakaliit na sukat. Kaya, ang ilang mass sa superposition ay nangangahulugan ng curvature sa dalawa o higit pang direksyon sa parehong oras, na katumbas ng bubble, bulge, o separation sa space-time geometry. Ayon sa teoryang maraming-mundo, kapag nangyari ito, maaaring magkaroon ng isang buong bagong uniberso—ang mga pahina ng espasyo-oras ay naghihiwalay at nagbubukas nang paisa-isa.
Sumasang-ayon si Penrose sa ilang lawak sa pangitaing ito. Gayunpaman, siya ay kumbinsido na ang bubble ay hindi matatag, iyon ay, ito ay bumagsak sa isa o ibang mundo pagkatapos ng isang naibigay na oras, na kung saan ay may kaugnayan sa sukat ng paghihiwalay o ang laki ng space-time ng bubble. Samakatuwid, hindi na kailangang tanggapin ang maraming mga mundo, ngunit ang mga maliliit na lugar lamang kung saan ang ating uniberso ay napunit. Gamit ang prinsipyo ng kawalan ng katiyakan, natuklasan ng physicist na ang isang malaking paghihiwalay ay mabilis na babagsak, at ang isang maliit na isa ay dahan-dahan. Kaya ang isang maliit na molekula, tulad ng isang atom, ay maaaring manatili sa superposisyon sa napakahabang panahon, sabihin nating 10 milyong taon. Ngunit ang isang malaking nilalang tulad ng isang kilong pusa ay maaari lamang manatili sa superposisyon sa loob ng 10-37 segundo, kaya hindi namin madalas na makita ang mga pusa sa superposisyon.
Alam namin na ang mga proseso ng utak ay tumatagal mula sampu hanggang daan-daang millisecond. Halimbawa, sa mga oscillations na may dalas na 40 Hz, ang kanilang tagal, ibig sabihin, ang pagitan, ay 25 millisecond. Ang alpha rhythm sa isang electroencephalogram ay 100 milliseconds. Ang sukat ng oras na ito ay nangangailangan ng mass nanograms sa superposition. Sa kaso ng mga microtubule sa superposisyon, 120 bilyong tubulin ang kakailanganin, ibig sabihin, ang kanilang bilang ay 20 XNUMX. neurons, na kung saan ay ang naaangkop na bilang ng mga neuron para sa mga saykiko na kaganapan.
Inilalarawan ng mga siyentipiko kung ano ang hypothetically na maaaring mangyari sa kurso ng isang nakakamalay na kaganapan. Ang quantum computing ay nagaganap sa mga tubulin at humahantong sa pagbagsak ayon sa reduction model ni Roger Penrose. Ang bawat pagbagsak ay bumubuo ng batayan ng isang bagong pattern ng mga configuration ng tubulin, na siya namang tumutukoy kung paano kinokontrol ng mga tubulin ang mga function ng cellular sa mga synapses, atbp. Ngunit ang anumang pagbagsak ng ganitong uri ay muling inaayos ang pangunahing geometry ng space-time at nagbubukas ng access sa o pag-activate ng mga entity na naka-embed sa antas na ito.
Pinangalanan nina Penrose at Hameroff ang kanilang modelo binubuo layunin pagbabawas (Orch-OR-) dahil mayroong feedback loop sa pagitan ng biology at ang "harmony" o "composition" ng quantum fluctuations. Sa kanilang opinyon, may mga alternatibong yugto ng paghihiwalay at komunikasyon na tinukoy ng mga estado ng gelation sa loob ng cytoplasm na nakapalibot sa mga microtubule, na nangyayari humigit-kumulang bawat 25 millisecond. Ang pagkakasunod-sunod ng mga "nakakamalay na pangyayari" na ito ay humahantong sa pagbuo ng ating daloy ng kamalayan. Nararanasan namin ito bilang isang pagpapatuloy, tulad ng isang pelikula na tila tuluy-tuloy, bagama't ito ay nananatiling isang serye ng magkahiwalay na mga frame.
O baka mas mababa pa
Gayunpaman, ang mga physicist ay may pag-aalinlangan tungkol sa quantum brain hypotheses. Kahit na sa ilalim ng mga cryogenic na kondisyon ng laboratoryo, ang pagpapanatili ng pagkakaugnay ng mga estado ng quantum nang mas mahaba kaysa sa mga fraction ng isang segundo ay isang malaking problema. Paano ang mainit at mamasa-masa na tisyu ng utak?
Naniniwala si Hameroff na upang maiwasan ang decoherence dahil sa mga impluwensya sa kapaligiran, dapat manatiling nakahiwalay ang quantum superposition. Mukhang mas malamang na maaaring mangyari ang paghihiwalay sa loob ng cell sa cytoplasmkung saan, halimbawa, ang nabanggit na gelation sa paligid ng microtubule ay maaaring maprotektahan ang mga ito. Bilang karagdagan, ang mga microtubule ay mas maliit kaysa sa mga neuron at nakakonekta sa istruktura tulad ng isang kristal. Ang sukat ng sukat ay mahalaga dahil ipinapalagay na ang isang maliit na butil, tulad ng isang elektron, ay maaaring nasa dalawang lugar sa parehong oras. Kung mas malaki ang isang bagay, mas mahirap sa lab na paandarin ito sa dalawang lugar nang sabay.
Gayunpaman, ayon kay Matthew Fisher ng Unibersidad ng California sa Santa Barbara, na sinipi sa parehong artikulo ng New Scientist noong Disyembre, mayroon tayong pagkakataon na lutasin ang problema sa pagkakaugnay-ugnay lamang kung bababa tayo sa antas. atomic spins. Sa partikular, nangangahulugan ito ng pag-ikot sa atomic nuclei ng phosphorus, na matatagpuan sa mga molekula ng mga kemikal na compound na mahalaga para sa paggana ng utak. Tinukoy ni Fisher ang ilang mga reaksiyong kemikal sa utak na ayon sa teorya ay gumagawa ng mga ion ng pospeyt sa mga estadong gusot. Si Roger Penrose mismo ay natagpuan ang mga obserbasyon na ito na may pag-asa, kahit na pinapaboran pa rin niya ang microtubule hypothesis.
4. Artipisyal na katalinuhan - paningin
Ang mga hypotheses tungkol sa quantum na batayan ng kamalayan ay may mga kagiliw-giliw na implikasyon para sa mga prospect para sa pagbuo ng artificial intelligence. Sa kanilang opinyon, wala tayong pagkakataong bumuo ng isang tunay na may kamalayan na AI (4) batay sa klasikal, silikon at teknolohiyang transistor. Ang mga quantum computer lamang - at hindi ang kasalukuyan o maging ang susunod na henerasyon - ang magbubukas ng daan patungo sa isang "totoo", o mulat, sintetikong utak.
