Wie is op de hoogte? Wij of ruimte-tijd?

Metafysica? Veel wetenschappers vrezen dat hypothesen over de kwantumaard van de geest en het geheugen tot dit beroemde onwetenschappelijke gebied behoren. Aan de andere kant, wat als wetenschap niet de zoektocht is naar een fysieke, zij het kwantumbasis voor bewustzijn, in plaats van een zoektocht naar bovennatuurlijke verklaringen?

1. Microtubuli - Visualisatie

Citaat uit het decembernummer van het tijdschrift New Scientist: de anesthesioloog Stuart Hameroff uit Arizona zegt dat al jaren microtubuli - vezelachtige structuren met een diameter van 20-27 nm, gevormd als gevolg van polymerisatie van het tubuline-eiwit en fungeren als een cytoskelet dat een cel vormt, inclusief een zenuwcel (1) - komen voor in Kwantum "superposities"waardoor ze tegelijkertijd twee verschillende vormen kunnen hebben. Elk van deze vormen is gekoppeld aan een bepaalde hoeveelheid informatie, een el, waarbij in dit geval twee keer zoveel gegevens worden opgeslagen als zou blijken uit het klassieke begrip van dit systeem. Als we hieraan het fenomeen toevoegen qubit-verstrengeling, dat wil zeggen de interacties van deeltjes die zich niet dicht bij elkaar bevinden, blijkt model van de werking van de hersenen als kwantumcomputerbeschreven door de beroemde natuurkundige Roger Penrose. Hameroff werkte ook met hem samen en verklaarde zo de buitengewone snelheid, flexibiliteit en veelzijdigheid van de hersenen.

2. Stuart Hameroff en Roger Penrose

Plancks wereld van metingen

Volgens aanhangers van de theorie van de kwantumgeest hangt het bewustzijnsprobleem samen met de structuur van ruimte-tijd op de Planck-schaal. Voor het eerst werd hierop gewezen door de bovengenoemde wetenschappers - Penrose en Hameroff (90) in hun werken aan het begin van de 2e eeuw. Volgens hen, als we de kwantumtheorie van het bewustzijn willen accepteren, dan moeten we de ruimte kiezen waarin kwantumprocessen plaatsvinden. Het kan een brein zijn - vanuit het oogpunt van de kwantumtheorie, een vierdimensionale ruimte-tijd die zijn eigen interne structuur heeft op een onvoorstelbaar kleine schaal, in de orde van grootte van 10-35 meter. (Plank lengte). Op zulke afstanden lijkt de ruimte-tijd op een spons, waarvan de bellen het volume hebben

10-105 m3 (het atoom bestaat ruimtelijk uit bijna honderd procent kwantumvacuüm). Volgens moderne kennis garandeert een dergelijk vacuüm de stabiliteit van atomen. Als het bewustzijn zich ook in het kwantumvacuüm bevindt, kan het de eigenschappen van materie beïnvloeden.

De aanwezigheid van microtubuli in de Penrose-Hameroff-hypothese wijzigt lokaal de ruimtetijd. Het ‘weet’ dat we bestaan ​​en kan ons beïnvloeden door de kwantumtoestanden in microtubuli te veranderen. Hieruit kunnen exotische conclusies worden getrokken. Bijvoorbeeld zodanig dat alle veranderingen in de structuur van de materie in ons deel van de ruimte-tijd, veroorzaakt door het bewustzijn, zonder enige tijdsvertraging, kunnen theoretisch in elk deel van de ruimte-tijd worden vastgelegd, bijvoorbeeld in een ander sterrenstelsel.

Hameroff verschijnt in veel persinterviews. panpsychisme theoriegebaseerd op de veronderstelling dat er een bepaald soort bewustzijn is in alles om je heen. Dit is een oude opvatting die in de XNUMXe eeuw door Spinoza is gerestaureerd. Een ander afgeleid concept is panprotopsychisme – introduceerde de filosoof David Chalmers. Hij bedacht het als de naam voor het concept dat er een 'dubbelzinnig' wezen is, potentieel bewust, maar pas echt bewust wordt wanneer het wordt geactiveerd of verdeeld. Wanneer bijvoorbeeld protobewuste entiteiten worden geactiveerd of benaderd door de hersenen, worden ze bewust en verrijken ze neurale processen met ervaring. Volgens Hameroff kunnen panprotopsychische entiteiten op een dag worden beschreven in termen van fysica die fundamenteel is voor het universum (3).

Kleine en grote instortingen

Roger Penrose bewijst op zijn beurt, gebaseerd op de theorie van Kurt Gödel, dat sommige acties die door de geest worden uitgevoerd, niet berekenbaar zijn. Geeft aan dat je kunt het menselijk denken niet algoritmisch verklaren, en om deze onberekenbaarheid te verklaren moet je een beroep doen op de ineenstorting van de kwantumgolffunctie en de kwantumzwaartekracht. Een paar jaar geleden vroeg Penrose zich af of er sprake zou kunnen zijn van een kwantumsuperpositie van geladen of ontladen neuronen. Hij dacht dat het neuron vergelijkbaar zou kunnen zijn met een kwantumcomputer in de hersenen. Bits in een klassieke computer zijn altijd ‘aan’ of ‘uit’, ‘nul’ of ‘één’. Aan de andere kant werken kwantumcomputers met qubits, die zich tegelijkertijd in een superpositie van ‘nul’ en ‘één’ kunnen bevinden.

Penrose gelooft dat massa is gelijk aan de kromming van de ruimtetijd. Het volstaat om ruimte-tijd in vereenvoudigde vorm voor te stellen als een tweedimensionaal vel papier. Alle drie de ruimtelijke dimensies zijn gecomprimeerd langs de X-as en de tijd is uitgezet langs de Y-as. Een massa op de ene positie is een pagina die in de ene richting is gebogen, en een massa op een andere positie is in een andere richting gebogen. Het idee is dat massa, positie of toestand correspondeert met een bepaalde kromming in de fundamentele geometrie van de ruimtetijd die het universum op zeer kleine schaal kenmerkt. Een bepaalde massa in superpositie betekent dus een kromming in twee of meer richtingen tegelijk, wat equivalent is aan een bel, uitstulping of splitsing in de ruimtetijdgeometrie. Volgens de veel-wereldentheorie kan er, wanneer dit gebeurt, een heel nieuw universum ontstaan: de pagina's van de ruimtetijd divergeren en ontvouwen zich individueel.

Penrose is het tot op zekere hoogte eens met deze visie. Hij is er echter van overtuigd dat de bel onstabiel is, dat wil zeggen dat hij na een bepaalde tijd in de ene of de andere wereld instort, wat in een bepaalde relatie staat met de schaal van scheiding of de grootte van de ruimte-tijd van de bel. Daarom is het niet nodig om veel werelden te accepteren, maar alleen kleine regio's waarin ons universum uiteenvalt. Met behulp van het onzekerheidsprincipe ontdekte de natuurkundige dat een grote scheiding snel zou instorten en een kleine scheiding langzaam. Dus een klein molecuul zoals een atoom kan heel lang in superpositie blijven, bijvoorbeeld 10 miljoen jaar. Maar een groot wezen, zoals een kat van een pond, kan slechts 10 tot 37 seconden in superpositie blijven, dus we zien katten niet vaak in superpositie.

We weten dat hersenprocessen tientallen tot honderden milliseconden duren. Bij oscillaties met een frequentie van 40 Hz is hun duur, dat wil zeggen het interval, bijvoorbeeld 25 milliseconden. Het alfaritme op het elektro-encefalogram is 100 milliseconden. Deze tijdschaal vereist nanogrammassa's in superpositie. In het geval van microtubuli in superpositie zouden 120 miljard tubulinen nodig zijn, d.w.z. er zijn 20 miljard tubulinen. neuronen, wat het juiste aantal neuronen is voor mentale gebeurtenissen.

Wetenschappers beschrijven wat hypothetisch zou kunnen gebeuren tijdens een bewuste gebeurtenis. Kwantumcomputers vinden plaats in tubulines en resulteren in instorting volgens het reductiemodel van Roger Penrose. Elke ineenstorting vormt de basis van een nieuw patroon van tubulineconfiguraties, die op hun beurt bepalen hoe de tubulines de cellulaire functies bij synapsen enz. controleren. Maar elke ineenstorting van dit type reorganiseert ook de fundamentele geometrie van de ruimtetijd en maakt toegang tot of activering van de ingebedde ruimte-tijd mogelijk. entiteiten op dit niveau.

Penrose en Hameroff noemden hun model samengestelde objectieve afkorting (Orch-OR-) omdat er een feedbacklus bestaat tussen biologie en de ‘harmonie’ of ‘samenstelling’ van kwantumtrillingen. Naar hun mening, er zijn alternatieve fasen van isolatie en communicatie, bepaald door gelatietoestanden in het cytoplasma rond de microtubuli, die ongeveer elke 25 milliseconden plaatsvinden. De opeenvolging van deze ‘bewuste gebeurtenissen’ leidt tot de vorming van onze bewustzijnsstroom. We zien het als een continuüm, net zoals een film continu lijkt, ook al blijft het een reeks afzonderlijke frames.

Of misschien zelfs lager

Natuurkundigen waren echter sceptisch over kwantumhypothesen over de hersenen. Zelfs in cryogene laboratoriumomstandigheden is het een grote uitdaging om de samenhang van kwantumtoestanden langer dan een fractie van een seconde te behouden. Hoe zit het met warm, vochtig hersenweefsel?

Hameroff is van mening dat, om decoherentie als gevolg van omgevingsinvloeden te voorkomen, kwantumsuperpositie moet geïsoleerd blijven. Het lijkt waarschijnlijker dat isolatie kan optreden in de cel in het cytoplasmawaar bijvoorbeeld de reeds genoemde gelering rond microtubuli deze kan beschermen. Bovendien zijn microtubuli veel kleiner dan neuronen en structureel verbonden, zoals een kristal. De schaalgrootte is belangrijk omdat deze ervan uitgaat dat een klein deeltje, zoals een elektron, zich op twee plaatsen tegelijk kan bevinden. Hoe groter iets wordt, hoe moeilijker het in het laboratorium is om het op twee plaatsen tegelijk aan het werk te krijgen.

Volgens Matthew Fisher van de Universiteit van Californië, Santa Barbara, geciteerd in hetzelfde New Scientist-artikel van december, hebben we echter alleen een kans om het coherentieprobleem op te lossen als we teruggaan naar het niveau atomaire spins. Dit betekent in het bijzonder de spin in de atoomkernen van fosfor, gevonden in de moleculen van chemische verbindingen die belangrijk zijn voor de hersenfunctie. Fischer identificeerde bepaalde chemische reacties in de hersenen die theoretisch fosfaationen in verstrengelde toestanden produceren. Roger Penrose zelf vond deze waarnemingen veelbelovend, hoewel hij nog steeds de voorkeur geeft aan de microtubuli-hypothese.

4. Kunstmatige intelligentie - Visie

Hypotheses over de kwantumbasis van bewustzijn hebben interessante implicaties voor de vooruitzichten voor de ontwikkeling van kunstmatige intelligentie. Volgens hen hebben we geen enkele kans om echt bewuste AI (4) te bouwen op basis van klassieke silicium- en transistortechnologie. Alleen kwantumcomputers – niet de huidige generatie, of zelfs de volgende generatie – zullen de weg openen naar het ‘echte’ of bewuste, synthetische brein.