Hver er í vitinu? Við eða rúm-tími?

Frumspeki? Margir vísindamenn óttast að tilgátur um skammtaeðli huga og minni tilheyri þessu þekkta óvísindasviði. Á hinn bóginn, hvað, ef ekki vísindi, er leitin að eðlisfræðilegum, þó skammtafræðilegum grunni fyrir meðvitund, í stað þess að leita að yfirnáttúrulegum skýringum?

1. Örpíplar - Visualization

Til að vitna í desemberhefti New Scientist hefur svæfingalæknirinn Stuart Hameroff í Arizona sagt í mörg ár að örpíplum - trefjavirki með þvermál 20-27 nm, myndaður vegna fjölliðunar próteins túbúlíns og virkar sem frumubeinagrind sem myndar frumu, þar á meðal taugafrumu (1) - eru til í Skammtafræðilegar „yfirsetningar“sem gerir þeim kleift að hafa tvö mismunandi form á sama tíma. Hvert þessara eyðublaða er tengt ákveðnu magni upplýsinga, alin, í þessu tilviki að geyma tvöfalt meira magn af gögnum en það virðist samkvæmt klassískum skilningi á þessu kerfi. Ef við bætum við þetta fyrirbærið qubit flækja, þ.e. víxlverkun agna sem eru ekki í nálægð, sýnir líkan af starfsemi heilans sem skammtatölvalýst af hinum fræga eðlisfræðingi Roger Penrose. Hameroff var einnig í samstarfi við hann og útskýrði þannig ótrúlegan hraða, sveigjanleika og fjölhæfni heilans.

2. Stuart Hameroff og Roger Penrose

Heimur mælinga Planck

Samkvæmt stuðningsmönnum skammtahugsunar er vandamál meðvitundar tengt uppbyggingu tímarúms á Planck kvarða. Í fyrsta skipti bentu ofangreindir vísindamenn - Penrose og Hameroff (90) á þetta í verkum sínum í upphafi 2. aldar. Samkvæmt þeim, ef við viljum samþykkja skammtakenninguna um meðvitund, þá verðum við að velja rýmið þar sem skammtaferli eiga sér stað. Það getur verið heili - frá sjónarhóli skammtafræðinnar, fjórvítt rúm-tími sem hefur sína eigin innri byggingu á ólýsanlega litlum mælikvarða, af stærðargráðunni 10-35 metrar. (Planck lengd). Í slíkum fjarlægðum líkist rúmtíminn svampur, sem loftbólur hafa rúmmál

10-105 m3 (atóm samanstendur staðbundið af næstum hundrað prósent skammtaloftsæmi). Samkvæmt nútímaþekkingu tryggir slíkt tómarúm stöðugleika atómanna. Ef meðvitundin er einnig byggð á skammtaloftsæmi getur það haft áhrif á eiginleika efnisins.

Tilvist örpípla í Penrose-Hameroff tilgátunni breytir rúm-tíma staðbundið. Hún "veit" að við erum og getur haft áhrif á okkur með því að breyta skammtaástandi í örpíplum. Af þessu má draga framandi ályktanir. Til dæmis, þannig að allar breytingar á uppbyggingu efnis í okkar hluta rúm-tíma, framleiddar af meðvitund, án tafar í tíma, er fræðilega hægt að skrá í hvaða hluta rúm-tíma sem er, til dæmis í annarri vetrarbraut.

Hameroff kemur fram í mörgum blaðaviðtölum. panpsychism kenningbyggt á þeirri forsendu að það sé ákveðin tegund af meðvitund í öllu í kringum þig. Þetta er gamalt útsýni sem var endurreist á XNUMXth öld af Spinoza. Annað afleitt hugtak er panprotopsychizm - Heimspekingurinn David Chalmers kynnti. Hann bjó til það sem nafn á hugtakinu að það sé „óljós“ vera, hugsanlega meðvituð, en verður aðeins raunverulega meðvituð þegar hún er virkjuð eða sundruð. Til dæmis, þegar frummeðvitundareiningar eru virkjaðar eða aðgengilegar af heilanum, verða þær meðvitaðar og auðga taugaferli með reynslu. Samkvæmt Hameroff, gæti panprotopsychic einingar einn daginn verið lýst með tilliti til eðlisfræði sem er grundvallaratriði í alheiminum (3).

Lítil og stór hrun

Roger Penrose, aftur á móti, byggt á kenningu Kurts Gödel, sannar að sumar athafnir hugans eru ómetanlegar. Bendir til þess þú getur ekki útskýrt mannlega hugsun með reiknirit og til að útskýra þann óútreiknanleika þarftu að horfa á hrun skammtabylgjufallsins og skammtaþyngdarkraftsins. Fyrir nokkrum árum velti Penrose því fyrir sér hvort það gæti verið skammtafræðileg yfirbygging af hlaðnum eða tæmdum taugafrumum. Hann hélt að taugafruman gæti verið á pari við skammtatölvuna í heilanum. Bitar í klassískri tölvu eru alltaf "on" eða "off", "núll" eða "einn". Á hinn bóginn vinna skammtatölvur með qubits sem geta samtímis verið í samsetningu „núll“ og „einn“.

Penrose trúir því massi jafngildir sveigju tímarúmsins. Það er nóg að ímynda sér tímarúmið í einfaldaðri mynd sem tvívítt blað. Öll rúmmálin þrjú eru þjappuð saman á x-ásnum en tíminn er teiknaður á y-ásnum Massi í einni stöðu er blaðsíða bogin í aðra áttina og massi í annarri stöðu er boginn í hina áttina. Málið er að massi, staða eða ástand samsvarar ákveðinni sveigju í grundvallarrúmfræði rúm-tíma sem einkennir alheiminn á mjög litlum mælikvarða. Þannig þýðir einhver massi í yfirsetningu sveigju í tvær eða fleiri áttir á sama tíma, sem jafngildir kúlu, bungu eða aðskilnaði í rúm-tíma rúmfræði. Samkvæmt margraheima kenningunni getur alveg nýr alheimur orðið til þegar þetta gerist – síður tímarúmsins víkja og þróast hver fyrir sig.

Penrose er að einhverju leyti sammála þessari sýn. Hann er hins vegar sannfærður um að kúlan sé óstöðug, það er að segja að hún hrynji í einn eða annan heim eftir ákveðinn tíma, sem er í einhverju sambandi við aðskilnaðarskalann eða stærð rúm-tíma loftbólunnar. Þess vegna er óþarfi að sætta sig við marga heima, heldur aðeins lítil svæði þar sem alheimurinn okkar er í sundur. Með því að nota óvissuregluna komst eðlisfræðingurinn að því að stór aðskilnaður mun hrynja hratt og lítill hægt. Svo lítil sameind, eins og atóm, getur verið í samsetningu í mjög langan tíma, td 10 milljónir ára. En stór skepna eins og eins kílóa köttur getur aðeins verið í ofanálagi í 10-37 sekúndur, þannig að við sjáum ekki oft ketti í yfirbyggingu.

Við vitum að heilaferli vara frá tugum upp í hundruð millisekúndna. Til dæmis, með sveiflur með tíðni 40 Hz, er lengd þeirra, þ.e. bilið, 25 millisekúndur. Alfa takturinn á rafheilariti er 100 millisekúndur. Þessi tímakvarði krefst massa nanógrömm í yfirsetningu. Ef um er að ræða örpípla í ofanálagi, þyrfti 120 milljarða túbúlín, þ.e. fjöldi þeirra er 20 XNUMX. taugafrumum, sem er viðeigandi fjöldi taugafrumna fyrir sálræna atburði.

Vísindamenn lýsa því sem tilgáta gæti gerst í tengslum við meðvitaðan atburð. Skammtatölvun fer fram í túbúlínum og leiðir til hruns samkvæmt minnkunarlíkani Roger Penrose. Hvert hrun myndar grundvöll nýs mynsturs túbúlínstillinga, sem aftur ákvarðar hvernig túbúlín stjórna frumustarfsemi við taugamót o.s.frv. En hvers kyns hrun af þessari gerð endurskipuleggja einnig grundvallarrúmfræði tímarúmsins og opnar aðgang að eða virkjun á einingar sem eru innbyggðar á þessu stigi.

Penrose og Hameroff nefndu fyrirmynd sína samsett hlutlæg lækkun (Orch-OR-) vegna þess að það er endurgjöf lykkja á milli líffræði og "samræmi" eða "samsetningu" skammtasveiflna. Að þeirra mati, það eru önnur einangrunar- og samskiptastig sem eru skilgreind af hlaupunarástandi innan umfrymis sem umlykur örpíplurnar, sem eiga sér stað á um það bil 25 millisekúndna fresti. Röð þessara "meðvituðu atburða" leiðir til myndunar meðvitundarstraums okkar. Við upplifum hana sem samfellu, rétt eins og kvikmynd virðist vera samfelld, þó hún sé áfram röð af aðskildum ramma.

Eða jafnvel lægri

Hins vegar voru eðlisfræðingar efins um tilgátur skammtaheila. Jafnvel við rannsóknarstofuskilyrði er stórt vandamál að viðhalda samhengi skammtaástanda lengur en sekúndubrot. Hvað með heitan og rakan heilavef?

Hameroff telur að til að forðast samhengi vegna umhverfisáhrifa, skammtasamsetning verður að vera einangruð. Það virðist líklegra að einangrun gæti átt sér stað inni í frumunni í umfrymiþar sem til dæmis þegar nefnd hlaup í kringum örpípla getur verndað þau. Að auki eru örpíplar mun minni en taugafrumur og eru byggingarlega tengdar eins og kristal. Stærðarkvarðinn er mikilvægur vegna þess að gert er ráð fyrir að lítil ögn, eins og rafeind, geti verið á tveimur stöðum á sama tíma. Því stærra sem eitthvað verður, því erfiðara er í rannsóknarstofunni að fá það til að virka á tveimur stöðum á sama tíma.

Hins vegar, samkvæmt Matthew Fisher frá Kaliforníuháskóla í Santa Barbara, sem vitnað er til í sömu desembergrein New Scientist, höfum við aðeins möguleika á að leysa samræmisvandann ef við förum niður á stigið. atómsnúningur. Einkum þýðir þetta snúningur í atómkjarna fosfórs, sem finnast í sameindum efnasambanda sem eru mikilvæg fyrir starfsemi heilans. Fisher greindi ákveðin efnahvörf í heilanum sem fræðilega framleiða fosfatjónir í flækjuástandi. Sjálfum fannst Roger Penrose þessar athuganir lofa góðu, þó hann sé enn hlynntur örpíplutilgátunni.

4. Gervigreind - sjón

Tilgátur um skammtagrunn meðvitundar hafa áhugaverðar afleiðingar fyrir horfur á þróun gervigreindar. Að þeirra mati höfum við enga möguleika á að byggja upp raunverulega meðvitaða gervigreind (4) sem byggir á klassískri, sílikon- og smáratækni. Aðeins skammtatölvur - ekki núverandi eða jafnvel næstu kynslóð - munu opna leið að „raunverulegum“ eða meðvituðum, gerviheila.