Kes on kursis? Meie või aegruum?
Metafüüsika? Paljud teadlased kardavad, et hüpoteesid meele ja mälu kvantloomuse kohta kuuluvad sellesse hästi tuntud ebateaduslikku valdkonda. Teisest küljest, mis, kui mitte teadus, on teadvuse füüsilise, ehkki kvantilise aluse otsimine üleloomulike seletuste otsimise asemel?
1. Mikrotuubulid – visualiseerimine
Tsiteerides ajakirja New Scientisti detsembrinumbrit, on Arizona anestesioloog Stuart Hameroff juba aastaid öelnud, et mikrotuubulid - kiulised struktuurid läbimõõduga 20-27 nm, mis moodustuvad tubuliini valgu polümerisatsiooni tulemusena ja toimivad tsütoskeletina, mis moodustab raku, sealhulgas närviraku (1) - eksisteerib Kvant "superpositsioonid"mis võimaldab neil korraga olla kaks erinevat vormi. Kõik need vormid on seotud teatud hulga teabega, kubitem, salvestades antud juhul kaks korda rohkem andmeid, kui selle süsteemi klassikalise arusaama järgi näib. Kui lisada sellele nähtus qubit takerdumine, st mitte vahetus läheduses olevate osakeste vastastikmõjud, näitab aju kui kvantarvuti toimimise mudelkirjeldas kuulus füüsik Roger Penrose. Ka Hameroff tegi temaga koostööd, selgitades nii aju erakordset kiirust, paindlikkust ja mitmekülgsust.
2. Stuart Hameroff ja Roger Penrose
Plancki mõõtemaailm
Kvantmeele teooria pooldajate arvates on teadvuse probleem seotud aegruumi struktuuriga Plancki skaalal. Esimest korda juhtisid sellele tähelepanu ülalmainitud teadlased - Penrose ja Hameroff (90) oma töödes 2. sajandi alguses. Nende sõnul kui tahame aktsepteerida teadvuse kvantteooriat, siis peame valima ruumi, milles kvantprotsessid toimuvad. See võib olla aju – kvantteooria seisukohalt neljamõõtmeline aegruum, millel on kujuteldamatult väikeses mahus, suurusjärgus 10-35 meetrit, oma sisemine struktuur. (Plaani pikkus). Sellistel vahemaadel meenutab aegruum käsna, mille mullidel on maht
10-105 m3 (aatom koosneb ruumiliselt peaaegu sajaprotsendiliselt kvantvaakumist). Tänapäevaste teadmiste kohaselt tagab selline vaakum aatomite stabiilsuse. Kui teadvus põhineb ka kvantvaakumil, võib see mõjutada aine omadusi.
Mikrotuubulite olemasolu Penrose-Hameroffi hüpoteesis muudab aegruumi lokaalselt. Ta "teab", et me oleme, ja võib meid mõjutada, muutes mikrotuubulite kvantolekuid. Sellest võib teha eksootilisi järeldusi. Näiteks selline, et kõik teadvuse poolt tekitatud muutused meie aegruumiosas, ilma igasuguse viivituseta, saab teoreetiliselt registreerida mis tahes aegruumi osas, näiteks mõnes teises galaktikas.
Hameroff esineb paljudes ajakirjandusintervjuudes. panpsühhismi teooriapõhineb eeldusel, et kõiges, mis sind ümbritseb, on teatud tüüpi teadlikkus. See on vana vaade, mille Spinoza taastas XNUMX. sajandil. Teine tuletatud mõiste on panprotopsühhia - tutvustas filosoof David Chalmers. Ta lõi selle nimetusena mõistele, et on olemas "mitmetähenduslik" olend, kes on potentsiaalselt teadlik, kuid saab tõeliselt teadlikuks alles siis, kui see aktiveeritakse või jaguneb. Näiteks kui aju aktiveerib prototeadvuse üksused või neile neile juurde pääseb, muutuvad nad teadlikuks ja rikastavad närviprotsesse kogemustega. Hameroffi sõnul võidakse panprotopsüühilisi üksusi ühel päeval kirjeldada universumi põhialuse füüsika terminites (3).
Väikesed ja suured varingud
Roger Penrose omakorda tõestab Kurt Gödeli teooriale tuginedes, et mõned mõistuse poolt sooritatavad tegevused on ettearvamatud. Näitab, et inimese mõtlemist algoritmiliselt seletada ei saa ja selle arvutamatuse seletamiseks tuleb vaadata kvantlainefunktsiooni ja kvantgravitatsiooni kokkuvarisemist. Mõni aasta tagasi mõtles Penrose, kas laetud või tühjenenud neuronite kvantsuperpositsioon võib olla olemas. Ta arvas, et neuron võib olla samaväärne aju kvantarvutiga. Bitid on klassikalises arvutis alati "sees" või "väljas", "null" või "üks". Teisest küljest töötavad kvantarvutid kubitidega, mis võivad samaaegselt olla "null" ja "üks" superpositsioonis.
Penrose usub seda mass võrdub aegruumi kõverusega. Piisab, kui kujutleda aegruumi lihtsustatud kujul kahemõõtmelise paberilehena. Kõik kolm ruumimõõdet on kokkusurutud x-teljel, aeg aga y-teljel. Ühes asendis olev mass on ühes suunas kõverdatud leht ja teises asendis olev mass on kõverdatud teises suunas. Põhimõte on see, et mass, asend või olek vastab teatud kõverusele aegruumi fundamentaalses geomeetrias, mis iseloomustab universumit väga väikeses skaalas. Seega tähendab mingi mass superpositsioonis kõverust korraga kahes või enamas suunas, mis on aegruumi geomeetrias samaväärne mulli, punni või eraldumisega. Paljude maailmade teooria kohaselt võib sel juhul tekkida täiesti uus universum – aegruumi leheküljed lahknevad ja avanevad individuaalselt.
Penrose nõustub selle visiooniga teatud määral. Küll aga on ta veendunud, et mull on ebastabiilne ehk vajub etteantud aja möödudes ühte või teise maailma kokku, mis on mingis suhtes eraldumise skaala või mulli aegruumi suurusega. Seetõttu pole vaja leppida paljude maailmadega, vaid ainult väikeste aladega, milles meie universum on lõhki rebitud. Kasutades määramatuse põhimõtet, leidis füüsik, et suur eraldus variseb kiiresti ja väike aeglaselt. Niisiis väike molekul, näiteks aatom, võib superpositsioonis püsida väga pikka aega, näiteks 10 miljonit aastat. Kuid selline suur olend nagu ühekilone kass suudab superpositsioonis püsida vaid 10–37 sekundit, nii et me ei näe kasse superpositsioonis sageli.
Teame, et ajuprotsessid kestavad kümnetest kuni sadade millisekunditeni. Näiteks võnkumiste puhul sagedusega 40 Hz on nende kestus, st intervall, 25 millisekundit. Elektroentsefalogrammi alfarütm on 100 millisekundit. See ajaskaala nõuab superpositsioonis massi nanogramme. Superpositsioonis olevate mikrotuubulite puhul oleks vaja 120 miljardit tubuliini, st nende arv on 20 XNUMX. neuronid, mis on psüühiliste sündmuste jaoks sobiv neuronite arv.
Teadlased kirjeldavad, mis võib hüpoteetiliselt juhtuda teadliku sündmuse käigus. Kvantarvutus toimub tubuliinides ja viib Roger Penrose'i redutseerimismudeli järgi kollapsini. Iga kollaps moodustab aluse tubuliini konfiguratsioonide uuele mustrile, mis omakorda määrab, kuidas tubuliinid kontrollivad raku funktsioone sünapsides jne. Kuid iga seda tüüpi kokkuvarisemine korraldab ümber ka aegruumi põhigeomeetria ja avab juurdepääsu olemitele või nende aktiveerimise. sellele tasemele manustatud.
Penrose ja Hameroff nimetasid oma mudelit koosneb objektiivsest vähendamisest (Orch-OR-), sest bioloogia ja kvantkõikumiste "harmoonia" või "koostise" vahel on tagasisideahel. Nende arvates on olemas alternatiivsed isolatsiooni- ja sidefaasid, mis on määratletud mikrotuubuleid ümbritseva tsütoplasma geelistumise olekutega, mis toimuvad ligikaudu iga 25 millisekundi järel. Nende "teadlike sündmuste" jada viib meie teadvuse voolu kujunemiseni. Me kogeme seda järjepidevusena, nii nagu film näib olevat pidev, kuigi see jääb eraldiseisvate kaadrite jadaks.
Või ehk isegi madalamal
Füüsikud suhtusid aga kvantaju hüpoteeside suhtes skeptiliselt. Isegi laboratoorsetes krüogeensetes tingimustes on kvantolekute sidususe säilitamine kauem kui sekundi murdosa suur probleem. Kuidas on lood sooja ja niiske ajukoega?
Hameroff usub, et keskkonnamõjudest tingitud dekoherentsi vältimiseks kvantsuperpositsioon peab jääma isoleerituks. Tundub tõenäolisem, et võib tekkida isolatsioon raku sees tsütoplasmaskus näiteks juba mainitud geelistumine mikrotuubulite ümber võib neid kaitsta. Lisaks on mikrotuubulid palju väiksemad kui neuronid ja on struktuurselt ühendatud nagu kristall. Suuruste skaala on oluline, kuna eeldatakse, et väike osake, näiteks elektron, võib olla korraga kahes kohas. Mida suuremaks miski läheb, seda raskem on laboris seda kahes kohas korraga tööle saada.
Samas detsembri New Scientisti artiklis tsiteeritud Santa Barbara California ülikoolist pärit Matthew Fisheri sõnul on meil aga võimalus sidususe probleem lahendada ainult siis, kui me langeme tasemele. aatomi keerleb. Eelkõige tähendab see aju funktsioneerimiseks oluliste keemiliste ühendite molekulides leiduva fosfori aatomituumades toimuvat spinni. Fisher tuvastas ajus teatud keemilised reaktsioonid, mis teoreetiliselt tekitavad fosfaadiioone takerdunud olekus. Roger Penrose ise pidas neid tähelepanekuid paljutõotavateks, kuigi ta pooldab endiselt mikrotuubulite hüpoteesi.
4. Tehisintellekt – nägemine
Teadvuse kvantalust puudutavatel hüpoteesidel on huvitav mõju tehisintellekti arengu väljavaadetele. Nende arvates pole meil mingit võimalust ehitada tõeliselt teadlikku AI-t (4), mis põhineb klassikalisel, räni- ja transistortehnoloogial. Ainult kvantarvutid – mitte praegune ega isegi mitte järgmine põlvkond – avavad tee "päris" ehk teadlikule sünteetilisele ajule.
