Cine este la curent? Noi sau spațiu-timp?

Metafizică? Mulți oameni de știință se tem că ipotezele despre natura cuantică a minții și a memoriei aparțin acestui domeniu neștiințific binecunoscut. Pe de altă parte, ce înseamnă, dacă nu știință, căutarea unei baze fizice, deși cuantice, pentru conștiință, în loc de căutarea explicațiilor supranaturale?

1. Microtubuli - Vizualizare

Pentru a cita din numărul din decembrie al revistei New Scientist, anestezistul din Arizona Stuart Hameroff a spus de ani de zile că microtubuli - structuri fibroase cu diametrul de 20-27 nm, formate ca urmare a polimerizării proteinei tubulinei și care acționează ca un citoschelet care formează o celulă, inclusiv o celulă nervoasă (1) - există în „Suprapoziții” cuanticeceea ce le permite să aibă două forme diferite în acelaşi timp. Fiecare dintre aceste forme este asociată cu o anumită cantitate de informații, kubitem, în acest caz stocând de două ori mai multe date decât ar părea din înțelegerea clasică a acestui sistem. Dacă la aceasta adăugăm şi fenomenul încurcarea qubitului, adică interacțiunile particulelor care nu sunt în imediata apropiere, arată model de funcționare a creierului ca computer cuanticdescrisă de celebrul fizician Roger Penrose. Hameroff a colaborat și cu el, explicând astfel viteza extraordinară, flexibilitatea și versatilitatea creierului.

2. Stuart Hameroff și Roger Penrose

Lumea măsurătorilor lui Planck

Potrivit susținătorilor teoriei minții cuantice, problema conștiinței este legată de structura spațiu-timpului pe scara Planck. Pentru prima dată acest lucru a fost subliniat de oamenii de știință menționați mai sus - Penrose și Hameroff (90) în lucrările lor la începutul secolului al II-lea. Dupa parerea lor, dacă vrem să acceptăm teoria cuantică a conștiinței, atunci trebuie să alegem spațiul în care au loc procesele cuantice. Poate fi un creier – din punctul de vedere al teoriei cuantice, un spațiu-timp cu patru dimensiuni care are propria sa structură internă la o scară inimaginabil de mică, de ordinul a 10-35 de metri. (lungimea Planck). La astfel de distanțe, spațiu-timp seamănă cu un burete, ale cărui bule au un volum

10-105 m3 (un atom este format spațial din aproape sută la sută vid cuantic). Conform cunoștințelor moderne, un astfel de vid garantează stabilitatea atomilor. Dacă conștiința se bazează și pe vidul cuantic, ea poate influența proprietățile materiei.

Prezența microtubulilor în ipoteza Penrose-Hameroff modifică spațiu-timp local. Ea „știe” că suntem și ne poate influența prin schimbarea stărilor cuantice din microtubuli. De aici se pot trage concluzii exotice. De exemplu, astfel încât toate schimbările în structura materiei din partea noastră de spațiu-timp, produse de conștiință, fără nicio întârziere în timp, pot fi înregistrate teoretic în orice parte a spațiu-timpului, de exemplu, într-o altă galaxie.

Hameroff apare în multe interviuri de presă. teoria panpsihismuluibazat pe presupunerea că există un anumit tip de conștientizare în tot ceea ce te înconjoară. Aceasta este o vedere veche restaurată în secolul al XNUMX-lea de către Spinoza. Un alt concept derivat este panprotopsihizm - A prezentat filozoful David Chalmers. El a inventat-o ​​ca denumire pentru conceptul că există o ființă „ambiguă”, potențial conștientă, dar care devine cu adevărat conștientă doar atunci când este activată sau divizată. De exemplu, atunci când entitățile protoconștiente sunt activate sau accesate de creier, ele devin conștiente și îmbogățesc procesele neuronale cu experiență. Potrivit lui Hameroff, entitățile panprotopsihice ar putea fi descrise într-o zi în termeni de fizică fundamentală pentru univers (3).

Prăbușiri mici și mari

Roger Penrose, la rândul său, bazat pe teoria lui Kurt Gödel, demonstrează că unele acțiuni efectuate de minte sunt incalculabile. Indică faptul că nu poți explica gândirea umană algoritmic și pentru a explica această incomputabilitate, trebuie să te uiți la prăbușirea funcției de undă cuantică și a gravitației cuantice. Acum câțiva ani, Penrose s-a întrebat dacă ar putea exista o suprapunere cuantică a neuronilor încărcați sau descărcați. El a crezut că neuronul ar putea fi la egalitate cu computerul cuantic din creier. Biții dintr-un computer clasic sunt întotdeauna „pornit” sau „dezactivat”, „zero” sau „unu”. Pe de altă parte, calculatoarele cuantice lucrează cu qubiți, care pot fi simultan într-o suprapunere de „zero” și „unu”.

Penrose crede că masa este echivalentă cu curbura spațiu-timpului. Este suficient să ne imaginăm spațiu-timp într-o formă simplificată ca o foaie de hârtie bidimensională. Toate cele trei dimensiuni spațiale sunt comprimate pe axa X, în timp ce timpul este reprezentat grafic pe axa Y. O masă într-o poziție este o pagină curbată într-o direcție, iar o masă într-o altă poziție este curbată în cealaltă direcție. Concluzia este că o masă, poziție sau stare corespunde unei anumite curburi în geometria fundamentală a spațiului-timp care caracterizează universul la scară foarte mică. Astfel, o anumită masă în suprapunere înseamnă curbură în două sau mai multe direcții în același timp, ceea ce este echivalent cu o bule, o umflătură sau o separare în geometria spațiu-timp. Conform teoriei multilumilor, atunci când se întâmplă acest lucru, poate apărea un univers complet nou - paginile spațiu-timpului diverg și se desfășoară individual.

Penrose este de acord într-o oarecare măsură cu această viziune. Cu toate acestea, el este convins că bula este instabilă, adică se prăbușește într-una sau alta lume după un timp dat, care este într-o anumită relație cu scara de separare sau cu dimensiunea spațiu-timp al bulei. Prin urmare, nu este nevoie să acceptăm multe lumi, ci doar zone mici în care universul nostru este sfâșiat. Folosind principiul incertitudinii, fizicianul a descoperit că o separare mare se va prăbuși rapid, iar una mică încet. Asa de o moleculă mică, cum ar fi un atom, poate rămâne în suprapunere foarte mult timp, să zicem 10 milioane de ani. Dar o creatură mare precum o pisică de un kilogram poate rămâne în suprapunere doar 10-37 de secunde, așa că nu vedem adesea pisici în suprapunere.

Știm că procesele creierului durează de la zeci la sute de milisecunde. De exemplu, cu oscilații cu o frecvență de 40 Hz, durata lor, adică intervalul, este de 25 de milisecunde. Ritmul alfa pe o electroencefalogramă este de 100 de milisecunde. Această scară de timp necesită nanograme de masă în suprapunere. În cazul microtubulilor în suprapunere, ar fi necesare 120 de miliarde de tubuline, adică numărul lor este de 20 XNUMX. neuroni, care este numărul adecvat de neuroni pentru evenimente psihice.

Oamenii de știință descriu ce s-ar putea întâmpla ipotetic în cursul unui eveniment conștient. Calculul cuantic are loc în tubuline și duce la colaps conform modelului de reducere al lui Roger Penrose. Fiecare prăbușire formează baza unui nou model de configurații de tubuline, care, la rândul lor, determină modul în care tubulinele controlează funcțiile celulare la sinapse etc. Dar orice prăbușire de acest tip reorganizează, de asemenea, geometria fundamentală a spațiului-timp și deschide accesul la sau activarea acesteia. entități încorporate la acest nivel.

Penrose și Hameroff și-au numit modelul reducerea obiectivă compusă (Orch-OR-) deoarece există o buclă de feedback între biologie și „armonia” sau „compoziția” fluctuațiilor cuantice. În opinia lor, există faze alternative de izolare și comunicare definite de stări de gelificare în citoplasma din jurul microtubulilor, care apar aproximativ la fiecare 25 de milisecunde. Secvența acestor „evenimente conștiente” duce la formarea fluxului nostru de conștiință. O trăim ca pe o continuitate, la fel cum un film pare a fi continuu, deși rămâne o serie de cadre separate.

Sau poate chiar mai jos

Cu toate acestea, fizicienii au fost sceptici cu privire la ipotezele creierului cuantic. Chiar și în condiții criogenice de laborator, menținerea coerenței stărilor cuantice mai mult decât fracțiuni de secundă este o mare problemă. Dar țesutul cerebral cald și umed?

Hameroff consideră că, pentru a evita decoerența datorată influențelor mediului, suprapunerea cuantică trebuie să rămână izolată. Se pare mai probabil ca izolarea să aibă loc în interiorul celulei din citoplasmăunde, de exemplu, gelificarea deja menționată în jurul microtubulilor îi poate proteja. În plus, microtubulii sunt mult mai mici decât neuronii și sunt conectați structural ca un cristal. Scara de mărime este importantă deoarece se presupune că o particulă mică, cum ar fi un electron, poate fi în două locuri în același timp. Cu cât ceva devine mai mare, cu atât este mai greu în laborator să-l faci să funcționeze în două locuri în același timp.

Totuși, potrivit lui Matthew Fisher de la Universitatea din California din Santa Barbara, citat în același articol din decembrie New Scientist, avem șansa să rezolvăm problema coerenței doar dacă coborâm la nivelul rotiri atomice. În special, aceasta înseamnă spin-ul în nucleele atomice ale fosforului, găsit în moleculele compușilor chimici importanți pentru funcționarea creierului. Fisher a identificat anumite reacții chimice în creier care, teoretic, produc ioni de fosfat în stări încurcate. Roger Penrose însuși a găsit aceste observații promițătoare, deși el încă favorizează ipoteza microtubulilor.

4. Inteligența artificială – viziune

Ipotezele despre baza cuantică a conștiinței au implicații interesante pentru perspectivele dezvoltării inteligenței artificiale. În opinia lor, nu avem nicio șansă să construim un AI cu adevărat conștient (4) bazat pe tehnologia clasică, siliciu și tranzistori. Doar calculatoarele cuantice – și nu generația actuală sau chiar următoarea – vor deschide calea către un creier sintetic „real”, sau conștient.