מי יודע? אנחנו או מרחב-זמן?

מֵטָפִיסִיקָה? מדענים רבים חוששים שהשערות לגבי הטבע הקוונטי של הנפש והזיכרון שייכות לתחום הלא מדעי הידוע הזה. מצד שני, מהו, אם לא מדע, החיפוש אחר בסיס פיזי, אם כי קוונטי, לתודעה, במקום חיפוש אחר הסברים על טבעיים?

1. מיקרוטובולים - ויזואליזציה

כדי לצטט את גיליון דצמבר של New Scientist, המרדים מאריזונה סטיוארט המרוף אומר כבר שנים כי מיקרוטובולים - מבנים סיביים בקוטר 20-27 ננומטר, הנוצרים כתוצאה מפילמור של חלבון הטובולין ופועלים כשלד ציטוטי היוצר תא, כולל תא עצב (1) - קיימים ב "סופרפוזיציות" קוונטיותמה שמאפשר להם לקבל שתי צורות שונות בו זמנית. כל אחת מהצורות הללו קשורה לכמות מסוימת של מידע, kubitem, במקרה זה אחסון פי שניים של נתונים ממה שנראה מההבנה הקלאסית של מערכת זו. אם נוסיף לזה את התופעה הסתבכות קיוביט, כלומר אינטראקציות של חלקיקים שאינם בסמיכות, מראה מודל של תפקוד המוח כמחשב קוונטיתואר על ידי הפיזיקאי המפורסם רוג'ר פנרוז. המרוף גם שיתף עמו פעולה, ובכך הסביר את המהירות, הגמישות והגמישות יוצאת הדופן של המוח.

2. סטיוארט המרוף ורוג'ר פנרוז

עולם המדידות של פלאנק

לפי תומכי תורת התודעה הקוונטית, בעיית התודעה קשורה למבנה המרחב-זמן בסולם פלאנק. לראשונה הצביעו על כך המדענים הנ"ל - פנרוז והמרוף (90) בעבודותיהם בתחילת המאה ה-2. לפיהם, אם אנחנו רוצים לקבל את תורת הקוונטים של התודעה, אז עלינו לבחור את המרחב שבו מתרחשים תהליכים קוונטיים. זה יכול להיות מוח - מנקודת המבט של תורת הקוונטים, מרחב-זמן ארבעה ממדי שיש לו מבנה פנימי משלו בקנה מידה קטן בלתי נתפס, בסדר גודל של 10-35 מטרים. (אורך פלאנק). במרחקים כאלה, מרחב-זמן דומה לספוג, שלבועותיו יש נפח

10-105 מ"ק (אטום מורכב מבחינה מרחבית מכמעט מאה אחוז ואקום קוונטי). לפי הידע המודרני, ואקום כזה מבטיח את יציבות האטומים. אם התודעה מבוססת גם על הוואקום הקוונטי, היא יכולה להשפיע על תכונות החומר.

נוכחותם של מיקרוטובולים בהשערת פנרוז-האמרוף משנה את המרחב-זמן באופן מקומי. היא "יודעת" שאנחנו, ויכולה להשפיע עלינו על ידי שינוי המצבים הקוונטיים במיקרוטובולים. מכאן ניתן להסיק מסקנות אקזוטיות. למשל, כזה כל השינויים במבנה החומר בחלק שלנו במרחב-זמן, המיוצרים על ידי התודעה, ללא כל עיכוב בזמן, יכולים תיאורטית להירשם בכל חלק של המרחב-זמן, למשל, בגלקסיה אחרת.

המרוף מופיע בראיונות רבים לעיתונות. תיאוריה של פנפסיכיזםבהתבסס על ההנחה שיש סוג מסוים של מודעות בכל מה שסביבך. זהו נוף ישן ששוחזר במאה ה- XNUMX על ידי שפינוזה. מושג נגזר נוסף הוא פנפרוטופסיכיזם - הציג הפילוסוף דוד צ'למרס. הוא טבע את זה כשם לתפיסה שקיימת ישות "דו-משמעית", שעלולה להיות מודעת, אך הופכת להיות מודעת באמת כאשר היא מופעלת או מחולקת. לדוגמה, כאשר ישויות פרוטו-מודעות מופעלות או נגישות על ידי המוח, הן הופכות למודעות ומעשירות תהליכים עצביים בחוויה. לפי המרוף, ישויות פנפרוטופסיכיות עשויות להיות מתוארות יום אחד במונחים של פיזיקה בסיסית ליקום (3).

קריסות קטנות וגדולות

רוג'ר פנרוז, בתורו, בהתבסס על התיאוריה של קורט גדל, מוכיח שחלק מהפעולות שמבצע המוח אינן ניתנות לחישוב. מעיד על כך אתה לא יכול להסביר את המחשבה האנושית בצורה אלגוריתמית, וכדי להסביר את חוסר החישוב הזה, אתה צריך להסתכל על קריסת פונקציית הגל הקוונטי והכבידה הקוונטית. לפני כמה שנים, פנרוז תהה אם יכולה להיות סופרפוזיציה קוונטית של נוירונים טעונים או משוחררים. הוא חשב שהנוירון יכול להיות שווה ערך למחשב הקוונטי במוח. סיביות במחשב קלאסי תמיד "פועלות" או "כבויות", "אפס" או "אחת". מצד שני, מחשבים קוונטיים עובדים עם קיוביטים שיכולים להיות בו זמנית בסופרפוזיציה של "אפס" ו"אחד".

פנרוז מאמין בזה המסה שווה ערך לעקמומיות של מרחב זמן. די לדמיין את המרחב-זמן בצורה פשוטה כגיליון נייר דו-ממדי. כל שלושת המימדים המרחביים נדחסים על ציר ה-x, בעוד הזמן משורטט על ציר y. מסה במיקום אחד היא עמוד מעוקל בכיוון אחד, ומסה במיקום אחר מעוקלת בכיוון השני. השורה התחתונה היא שמסה, מיקום או מצב תואמים עקמומיות מסוימת בגיאומטריה הבסיסית של מרחב-זמן המאפיינת את היקום בקנה מידה קטן מאוד. לפיכך, מסה מסוימת בסופרפוזיציה פירושה עקמומיות בשני כיוונים או יותר בו-זמנית, דבר המקביל לבועה, בליטה או הפרדה בגיאומטריית המרחב-זמן. לפי תיאוריית העולמות הרבים, כשזה קורה, יקום חדש לגמרי יכול להיווצר - דפי המרחב-זמן מתפצלים ומתגלים בנפרד.

פנרוז מסכים במידה מסוימת עם החזון הזה. עם זאת, הוא משוכנע שהבועה אינה יציבה, כלומר, היא קורסת לעולם כזה או אחר לאחר זמן נתון, שהוא ביחס מסוים לסולם ההפרדה או גודל המרחב-זמן של הבועה. לכן, אין צורך לקבל עולמות רבים, אלא רק אזורים קטנים שבהם היקום שלנו נקרע. באמצעות עקרון אי הוודאות, הפיזיקאי מצא שהפרדה גדולה תתמוטט במהירות, ואחת קטנה לאט. כך מולקולה קטנה, כמו אטום, יכולה להישאר בסופרפוזיציה במשך זמן רב מאוד, נניח 10 מיליון שנה. אבל יצור גדול כמו חתול של קילוגרם אחד יכול להישאר בסופרפוזיציה רק ​​10-37 שניות, כך שאנו לא רואים לעתים קרובות חתולים בסופרפוזיציה.

אנו יודעים שתהליכים מוחיים נמשכים בין עשרות למאות אלפיות שניות. לדוגמה, עם תנודות בתדר של 40 הרץ, משך הזמן שלהן, כלומר המרווח, הוא 25 מילישניות. קצב האלפא באלקטרואנצפלוגרמה הוא 100 מילישניות. סולם זמן זה מצריך ננוגרם המוני בסופרפוזיציה. במקרה של מיקרוטובולים בסופרפוזיציה, יידרש 120 מיליארד טובולינים, כלומר מספרם הוא 20 XNUMX. נוירונים, שהוא המספר המתאים של נוירונים לאירועים נפשיים.

מדענים מתארים מה יכול לקרות באופן היפותטי במהלך אירוע מודע. מחשוב קוונטי מתרחש בטובולינים ומוביל לקריסה לפי מודל ההפחתה של רוג'ר פנרוז. כל קריסה מהווה בסיס לדפוס חדש של תצורות טובולין, אשר בתורו קובעות כיצד טובולינים שולטים בתפקודים התאיים בסינפסות וכו'. אבל כל קריסה מסוג זה גם מארגנת מחדש את הגיאומטריה הבסיסית של מרחב-זמן ופותחת גישה או הפעלה של ישויות המוטמעות ברמה זו.

פנרוז והמרוף קראו לדגם שלהם הפחתה אובייקטיבית מורכבת (Orch-OR-) כי יש לולאת משוב בין ביולוגיה ל"הרמוניה" או "הרכב" של תנודות קוונטיות. לדעתם, ישנם שלבי בידוד ותקשורת חלופיים המוגדרים על ידי מצבי ג'לציה בתוך הציטופלזמה המקיפה את המיקרוטובולים, המתרחשים בערך כל 25 מילישניות. רצף ה"אירועים המודעים" הללו מוביל להיווצרות זרם התודעה שלנו. אנחנו חווים אותו כהמשכיות, בדיוק כמו שסרט נראה רציף, למרות שהוא נשאר סדרה של פריימים נפרדים.

או אולי אפילו נמוך יותר

עם זאת, פיזיקאים היו סקפטיים לגבי השערות מוח קוונטיות. אפילו בתנאים קריוגניים במעבדה, שמירה על קוהרנטיות של מצבים קוונטיים למשך יותר משברירי שנייה היא בעיה גדולה. מה לגבי רקמת מוח חמה ולחה?

המרוף סבור שכדי למנוע דקוהרנטיות עקב השפעות סביבתיות, סופרפוזיציה קוונטית חייבת להישאר מבודדת. נראה יותר סביר שהבידוד עלול להתרחש בתוך התא בציטופלזמהשם, למשל, הג'לציה שהוזכרה כבר סביב המיקרוטובולים יכולה להגן עליהם. בנוסף, מיקרו-צינוריות קטנות בהרבה מהנוירונים והן מחוברות מבנית כמו גביש. סקאלת הגודל חשובה כי ההנחה היא שחלקיק קטן, כמו אלקטרון, יכול להיות בשני מקומות בו-זמנית. ככל שמשהו גדל, כך קשה יותר במעבדה לגרום לו לעבוד בשני מקומות בו זמנית.

עם זאת, לפי מתיו פישר מאוניברסיטת קליפורניה בסנטה ברברה, שצוטט באותו מאמר New Scientist מדצמבר, יש לנו סיכוי לפתור את בעיית הקוהרנטיות רק אם נרד לרמה ספינים אטומיים. בפרט, המשמעות היא הספין בגרעיני האטום של זרחן, המצוי במולקולות של תרכובות כימיות החשובות לתפקוד המוח. פישר זיהה תגובות כימיות מסוימות במוח שמייצרות באופן תיאורטי יוני פוספט במצבים סבוכים. רוג'ר פנרוז עצמו מצא את התצפיות הללו מבטיחות, אם כי הוא עדיין בעד השערת המיקרוטובוליה.

4. בינה מלאכותית – ראייה

להשערות לגבי הבסיס הקוונטי של התודעה יש השלכות מעניינות על הסיכויים להתפתחות של בינה מלאכותית. לדעתם, אין לנו סיכוי לבנות AI מודע באמת (4) המבוסס על טכנולוגיה קלאסית, סיליקון וטרנזיסטור. רק מחשבים קוונטיים - ולא הנוכחי או אפילו הדור הבא - יפתחו את הדרך למוח סינתטי "אמיתי", או מודע.