چه کسی در جریان است؟ ما یا فضا-زمان؟

متافیزیک؟ بسیاری از دانشمندان نگرانند که فرضیه های مربوط به ماهیت کوانتومی ذهن و حافظه متعلق به این حوزه غیر علمی شناخته شده باشد. از سوی دیگر، اگر علم نباشد، جستجو برای یافتن مبنایی فیزیکی، هرچند کوانتومی، برای آگاهی، به جای جستجوی توضیحات فراطبیعی چیست؟

1. میکروتوبول ها - تجسم

به نقل از شماره دسامبر New Scientist، استوارت هامروف، متخصص بیهوشی آریزونا، سال هاست که می گوید میکروتوبول ها - ساختارهای فیبری با قطر 20-27 نانومتر، که در نتیجه پلیمریزاسیون پروتئین توبولین ایجاد شده و به عنوان یک اسکلت سلولی عمل می کند که یک سلول را تشکیل می دهد، از جمله یک سلول عصبی (1) - در "ابرجایگاه های" کوانتومیکه به آنها امکان می دهد همزمان دو شکل متفاوت داشته باشند. هر یک از این فرم ها با مقدار معینی از اطلاعات همراه است، کوبیتم، در این مورد دو برابر بیشتر از آنچه که از درک کلاسیک این سیستم به نظر می رسد، ذخیره می شود. اگر به این پدیده را اضافه کنیم درهم تنیدگی کیوبیت، یعنی فعل و انفعالات ذرات نه در مجاورت نزدیک، نشان می دهد مدلی از عملکرد مغز به عنوان یک کامپیوتر کوانتومیتوسط راجر پنروز فیزیکدان معروف توصیف شده است. هامروف نیز با او همکاری کرد و بدین ترتیب سرعت، انعطاف پذیری و تطبیق پذیری فوق العاده مغز را توضیح داد.

2. استوارت هامروف و راجر پنروز

دنیای اندازه گیری پلانک

به گفته طرفداران نظریه ذهن کوانتومی، مشکل آگاهی با ساختار فضا-زمان در مقیاس پلانک مرتبط است. برای اولین بار دانشمندان فوق - پنروز و هامروف (90) در آثار خود در آغاز قرن دوم به این نکته اشاره کردند. با توجه به آنها، اگر می‌خواهیم نظریه کوانتومی آگاهی را بپذیریم، باید فضایی را انتخاب کنیم که فرآیندهای کوانتومی در آن اتفاق می‌افتد. این می تواند یک مغز باشد - از نقطه نظر نظریه کوانتومی، یک فضا-زمان چهار بعدی که ساختار درونی خود را در مقیاس غیرقابل تصور کوچک، در حد 10-35 متر دارد. (طول پلانک). در چنین فواصل، فضا-زمان شبیه اسفنجی است که حباب های آن حجم دارند

10-105 متر مکعب (یک اتم از نظر مکانی تقریباً صد درصد از خلاء کوانتومی تشکیل شده است). با توجه به دانش مدرن، چنین خلاء پایداری اتم ها را تضمین می کند. اگر آگاهی نیز مبتنی بر خلاء کوانتومی باشد، می تواند بر خواص ماده تأثیر بگذارد.

وجود ریزلوله ها در فرضیه پنروز-هامروف فضا-زمان را به صورت محلی تغییر می دهد. او "می داند" که ما هستیم و می تواند با تغییر حالت های کوانتومی در میکروتوبول ها بر ما تأثیر بگذارد. از این موضوع می توان نتایج عجیب و غریبی گرفت. به عنوان مثال، به گونه ای که تمام تغییرات در ساختار ماده در قسمت ما از فضا-زمان، که توسط آگاهی، بدون هیچ تأخیر زمانی ایجاد می شود، از نظر تئوری می تواند در هر بخشی از فضا-زمان، به عنوان مثال، در کهکشان دیگری ثبت شود.

هامروف در بسیاری از مصاحبه های مطبوعاتی ظاهر می شود. نظریه پان روان گراییبر اساس این فرض که نوع خاصی از آگاهی در همه چیز اطراف شما وجود دارد. این یک نمای قدیمی است که در قرن XNUMX توسط اسپینوزا بازسازی شده است. مفهوم دیگر مشتق شده است پان پروتوپسیکیزم - فیلسوف دیوید چالمرز معرفی شد. او آن را به عنوان نامی برای این مفهوم ابداع کرد که موجودی «ابهام‌آمیز» وجود دارد که بالقوه آگاه است، اما تنها زمانی که فعال یا تقسیم شود، واقعاً آگاه می‌شود. به عنوان مثال، هنگامی که موجودات اولیه هوشیار فعال می شوند یا توسط مغز به آنها دسترسی پیدا می کنند، آگاه می شوند و فرآیندهای عصبی را با تجربه غنی می کنند. به گفته هامروف، روزی ممکن است موجودات پانپروتوسیکیک بر حسب فیزیک اساسی جهان توصیف شوند (3).

فروپاشی های کوچک و بزرگ

راجر پنروز نیز به نوبه خود، بر اساس نظریه کورت گودل، ثابت می کند که برخی از اعمال انجام شده توسط ذهن غیرقابل محاسبه است. نشان میدهد که شما نمی توانید تفکر انسان را به صورت الگوریتمی توضیح دهید و برای توضیح این محاسبه ناپذیری، باید به فروپاشی تابع موج کوانتومی و گرانش کوانتومی نگاه کنید. چند سال پیش، پنروز به این فکر کرد که آیا ممکن است یک برهم نهی کوانتومی نورون های باردار یا تخلیه شده وجود داشته باشد. او فکر می کرد که نورون می تواند با کامپیوتر کوانتومی مغز همتراز باشد. بیت ها در یک کامپیوتر کلاسیک همیشه "روشن" یا "خاموش"، "صفر" یا "یک" هستند. از سوی دیگر، رایانه‌های کوانتومی با کیوبیت‌هایی کار می‌کنند که می‌توانند به طور همزمان در یک برهم نهی «صفر» و «یک» باشند.

پنروز معتقد است جرم معادل انحنای فضازمان است. کافی است فضا-زمان را به شکل ساده شده به عنوان یک صفحه کاغذ دو بعدی تصور کنیم. هر سه بعد فضایی بر روی محور x فشرده می شوند، در حالی که زمان بر روی محور y رسم می شود. جرم در یک موقعیت صفحه ای است که در یک جهت منحنی است و جرم در موقعیت دیگر در جهت دیگر منحنی است. نکته اصلی این است که یک جرم، موقعیت یا حالت مربوط به انحنای خاصی در هندسه بنیادی فضا-زمان است که جهان را در مقیاس بسیار کوچک مشخص می کند. بنابراین، مقداری جرم در برهم نهی به معنای انحنا در دو یا چند جهت به طور همزمان است که معادل یک حباب، برآمدگی یا جدایی در هندسه فضا-زمان است. طبق نظریه چندجهانی، زمانی که این اتفاق می‌افتد، یک جهان کاملاً جدید می‌تواند به وجود بیاید - صفحات فضا-زمان از هم جدا می‌شوند و به صورت جداگانه آشکار می‌شوند.

پنروز تا حدودی با این دیدگاه موافق است. با این حال، او متقاعد شده است که حباب ناپایدار است، یعنی پس از یک زمان معین به یک جهان فرو می ریزد، که تا حدودی با مقیاس جدایی یا اندازه فضا-زمان حباب ارتباط دارد. بنابراین، نیازی به پذیرش بسیاری از جهان ها نیست، بلکه تنها مناطق کوچکی است که جهان ما در آنها از هم گسیخته شده است. با استفاده از اصل عدم قطعیت، فیزیکدان دریافت که یک جدایی بزرگ به سرعت فرو می ریزد و یک جدایی کوچک به آرامی. بنابراین یک مولکول کوچک، مانند یک اتم، می تواند برای مدت بسیار طولانی، مثلا 10 میلیون سال، در برهم نهی باقی بماند. اما یک موجود بزرگ مانند یک گربه یک کیلوگرمی فقط می تواند 10 تا 37 ثانیه در برهم نهی بماند، بنابراین ما اغلب گربه ها را در حالت برهم نهی نمی بینیم.

می دانیم که فرآیندهای مغز از ده ها تا صدها میلی ثانیه طول می کشد. به عنوان مثال، با نوسانات با فرکانس 40 هرتز، مدت زمان آنها، یعنی بازه، 25 میلی ثانیه است. ریتم آلفا در الکتروانسفالوگرام 100 میلی ثانیه است. این مقیاس زمانی به نانوگرم های جرمی در برهم نهی نیاز دارد. در مورد میکروتوبول ها در سوپرپوزیشن، 120 میلیارد توبولین مورد نیاز است، یعنی تعداد آنها 20 XNUMX است. نورون ها که تعداد نورون های مناسب برای رویدادهای روانی است.

دانشمندان آنچه را که به طور فرضی می تواند در جریان یک رویداد آگاهانه اتفاق بیفتد را توصیف می کنند. محاسبات کوانتومی در توبولین ها انجام می شود و طبق مدل کاهشی راجر پنروز منجر به فروپاشی می شود. هر فروپاشی اساس الگوی جدیدی از پیکربندی‌های توبولین را تشکیل می‌دهد، که به نوبه خود تعیین می‌کند که چگونه توبولین‌ها عملکردهای سلولی را در سیناپس‌ها و غیره کنترل می‌کنند. اما هر فروپاشی از این نوع هندسه بنیادی فضا-زمان را نیز سازمان‌دهی می‌کند و دسترسی به یا فعال شدن آن را باز می‌کند. موجودیت های تعبیه شده در این سطح

پنروز و هامروف مدل خود را نامگذاری کردند کاهش عینی تشکیل شده است (Orch-OR-) زیرا یک حلقه بازخورد بین زیست شناسی و "هماهنگی" یا "ترکیب" نوسانات کوانتومی وجود دارد. به نظر آنها، مراحل جداسازی و ارتباط جایگزین وجود دارد که با حالت های ژل شدن در سیتوپلاسم اطراف میکروتوبول ها تعریف می شود که تقریباً هر 25 میلی ثانیه اتفاق می افتد. توالی این «رویدادهای آگاهانه» به شکل گیری جریان آگاهی ما منجر می شود. ما آن را به‌عنوان یک تداوم تجربه می‌کنیم، همان‌طور که یک فیلم به‌نظر می‌رسد پیوسته است، اگرچه مجموعه‌ای از فریم‌های مجزا باقی می‌ماند.

یا شاید حتی پایین تر

با این حال، فیزیکدانان در مورد فرضیه های مغز کوانتومی شک داشتند. حتی در شرایط برودتی آزمایشگاهی، حفظ انسجام حالت‌های کوانتومی برای بیش از کسری از ثانیه یک مشکل بزرگ است. بافت مغز گرم و مرطوب چطور؟

هامروف معتقد است که برای جلوگیری از عدم انسجام ناشی از تأثیرات محیطی، برهم نهی کوانتومی باید ایزوله بماند. به نظر می رسد محتمل تر است که انزوا رخ دهد داخل سلول در سیتوپلاسمبه عنوان مثال، ژل شدن قبلاً ذکر شده در اطراف میکروتوبول ها می تواند از آنها محافظت کند. علاوه بر این، میکروتوبول ها بسیار کوچکتر از نورون ها هستند و از نظر ساختاری مانند یک کریستال به هم متصل هستند. مقیاس اندازه مهم است زیرا فرض می شود که یک ذره کوچک، مانند یک الکترون، می تواند همزمان در دو مکان باشد. هر چه چیزی بزرگ‌تر شود، در آزمایشگاه سخت‌تر می‌شود که آن را در دو مکان به طور همزمان به کار بیندازید.

با این حال، طبق گفته متیو فیشر از دانشگاه کالیفرنیا در سانتا باربارا، که در همان مقاله دسامبر نیو ساینتیست نقل شد، تنها در صورتی فرصتی برای حل مشکل انسجام داریم که به سطح پایین برویم. اسپین های اتمی. به طور خاص، این به معنای چرخش در هسته‌های اتمی فسفر است که در مولکول‌های ترکیبات شیمیایی مهم برای عملکرد مغز یافت می‌شود. فیشر واکنش‌های شیمیایی خاصی را در مغز شناسایی کرد که از نظر تئوری یون‌های فسفات را در حالت‌های درهم‌تنیده تولید می‌کنند. خود راجر پنروز این مشاهدات را امیدوارکننده می‌دانست، اگرچه او همچنان از فرضیه میکروتوبول حمایت می‌کند.

4. هوش مصنوعی – بینایی

فرضیه های مربوط به اساس کوانتومی آگاهی پیامدهای جالبی برای چشم انداز توسعه هوش مصنوعی دارند. به نظر آنها، ما هیچ شانسی برای ساخت یک هوش مصنوعی واقعی (4) مبتنی بر فناوری کلاسیک، سیلیکون و ترانزیستور نداریم. فقط کامپیوترهای کوانتومی - و نه نسل فعلی یا حتی نسل بعدی - راه را برای یک مغز مصنوعی "واقعی" یا آگاهانه باز خواهند کرد.