Wer weiß Bescheid? Wir oder Raumzeit?

Metaphysik? Viele Wissenschaftler befürchten, dass Hypothesen über die Quantennatur von Geist und Gedächtnis zu diesem bekanntermaßen unwissenschaftlichen Bereich gehören. Was wäre andererseits, wenn Wissenschaft nicht die Suche nach einer physischen, wenn auch Quantenbasis für das Bewusstsein wäre, und nicht eine Suche nach übernatürlichen Erklärungen?

1. Mikrotubuli – Visualisierung

Zitat aus der Dezemberausgabe des Magazins New Scientist: Das sagt der Anästhesist Stuart Hameroff aus Arizona seit Jahren Mikrotubuli - faserige Strukturen mit einem Durchmesser von 20-27 nm, die als Ergebnis der Polymerisation des Tubulinproteins gebildet werden und als Zytoskelett fungieren, das eine Zelle, einschließlich einer Nervenzelle (1), bildet - existieren in Quanten-„Überlagerungen“Dadurch können sie gleichzeitig zwei verschiedene Formen haben. Jede dieser Formen ist mit einer bestimmten Menge an Informationen verbunden, eine Elle, in diesem Fall werden doppelt so viele Daten gespeichert, wie es nach dem klassischen Verständnis dieses Systems erscheinen würde. Wenn wir dazu das Phänomen hinzufügen Qubit-Verschränkung, also die Wechselwirkungen von Teilchen, die sich nicht in unmittelbarer Nähe befinden, zeigt Modell der Funktionsweise des Gehirns als Quantencomputerbeschrieben vom berühmten Physiker Roger Penrose. Auch Hameroff arbeitete mit ihm zusammen und erklärte so die außergewöhnliche Geschwindigkeit, Flexibilität und Vielseitigkeit des Gehirns.

2. Stuart Hameroff und Roger Penrose

Plancks Welt der Messungen

Laut Anhängern der Theorie des Quantengeistes hängt das Problem des Bewusstseins mit der Struktur der Raumzeit auf der Planck-Skala zusammen. Darauf haben zum ersten Mal die oben erwähnten Wissenschaftler Penrose und Hameroff (90) in ihren Arbeiten zu Beginn des 2. Jahrhunderts hingewiesen. Nach ihnen, Wenn wir die Quantentheorie des Bewusstseins akzeptieren wollen, müssen wir den Raum wählen, in dem Quantenprozesse stattfinden. Es kann ein Gehirn sein – aus Sicht der Quantentheorie eine vierdimensionale Raumzeit, die ihre eigene innere Struktur in einem unvorstellbar kleinen Maßstab in der Größenordnung von 10-35 Metern hat. (Planck-Länge). In solchen Entfernungen ähnelt die Raumzeit einem Schwamm, dessen Blasen das gleiche Volumen haben

10-105 m3 (das Atom besteht räumlich zu fast hundert Prozent aus Quantenvakuum). Nach modernen Erkenntnissen ist ein solches Vakuum der Garant für die Stabilität der Atome. Wenn das Bewusstsein ebenfalls im Quantenvakuum angesiedelt ist, kann es die Eigenschaften der Materie beeinflussen.

Das Vorhandensein von Mikrotubuli in der Penrose-Hameroff-Hypothese verändert lokal die Raumzeit. Es „weiß“, dass wir existieren und kann uns beeinflussen, indem es die Quantenzustände in Mikrotubuli verändert. Daraus lassen sich exotische Schlussfolgerungen ziehen. Zum Beispiel so Alle vom Bewusstsein ohne Zeitverzögerung hervorgerufenen Veränderungen in der Struktur der Materie in unserem Teil der Raumzeit können theoretisch in jedem Teil der Raumzeit, beispielsweise in einer anderen Galaxie, aufgezeichnet werden.

Hameroff erscheint in vielen Presseinterviews. Theorie des Panpsychismusbasierend auf der Annahme, dass es in allem um dich herum eine bestimmte Art von Bewusstsein gibt. Dies ist eine alte Ansicht, die im XNUMX. Jahrhundert von Spinoza restauriert wurde. Ein weiteres abgeleitetes Konzept ist Panprotopsychismus - Philosoph David Chalmers vorgestellt. Er prägte es als Namen für das Konzept, dass es ein "mehrdeutiges" Wesen gibt, das möglicherweise bewusst ist, aber erst dann wirklich bewusst wird, wenn es aktiviert oder geteilt wird. Wenn zum Beispiel protobewusste Entitäten aktiviert oder vom Gehirn aufgerufen werden, werden sie bewusst und bereichern neuronale Prozesse mit Erfahrung. Laut Hameroff könnten panprotopsychische Wesenheiten eines Tages mit physikalischen Grundbegriffen des Universums beschrieben werden (3).

Kleine und große Einbrüche

Roger Penrose wiederum beweist, basierend auf der Theorie von Kurt Gödel, dass manche Handlungen des Geistes nicht berechenbar sind. Weist darauf hin, dass Man kann menschliches Denken nicht algorithmisch erklären, und um diese Unberechenbarkeit zu erklären, muss man sich auf den Zusammenbruch der Quantenwellenfunktion und der Quantengravitation berufen. Vor einigen Jahren fragte sich Penrose, ob es möglicherweise eine Quantenüberlagerung geladener oder entladener Neuronen gibt. Er glaubte, dass das Neuron einem Quantencomputer im Gehirn ebenbürtig sein könnte. Bits in einem klassischen Computer sind immer „ein“ oder „aus“, „null“ oder „eins“. Quantencomputer hingegen arbeiten mit Qubits, die gleichzeitig in einer Überlagerung von „Null“ und „Eins“ vorliegen können.

Penrose glaubt das Die Masse entspricht der Krümmung der Raumzeit. Es genügt, sich die Raumzeit vereinfacht als zweidimensionales Blatt Papier vorzustellen. Alle drei Raumdimensionen werden entlang der X-Achse komprimiert und die Zeit wird entlang der Y-Achse aufgetragen. Eine Masse an einer Position ist eine in eine Richtung gekrümmte Seite, und eine Masse an einer anderen Position ist in eine andere Richtung gekrümmt. Die Idee ist, dass Masse, Position oder Zustand einer bestimmten Krümmung in der Grundgeometrie der Raumzeit entsprechen, die das Universum auf sehr kleinem Maßstab charakterisiert. Somit bedeutet eine Überlagerung einer gewissen Masse eine Krümmung in zwei oder mehr Richtungen gleichzeitig, was einer Blase, einer Ausbuchtung oder einem Spalt in der Raumzeitgeometrie entspricht. Wenn dies geschieht, kann laut der Viele-Welten-Theorie ein ganz neues Universum entstehen – die Seiten der Raumzeit gehen auseinander und entfalten sich individuell.

Penrose stimmt dieser Vision bis zu einem gewissen Grad zu. Er ist jedoch davon überzeugt, dass die Blase instabil ist, das heißt, dass sie nach einer bestimmten Zeit, die in gewissem Zusammenhang mit dem Ausmaß der Trennung oder der Größe der Raumzeit der Blase steht, in die eine oder andere Welt kollabiert. Daher besteht keine Notwendigkeit, viele Welten zu akzeptieren, sondern nur kleine Regionen, in denen unser Universum zerbrochen ist. Mithilfe der Unschärferelation entdeckte der Physiker, dass ein großer Abstand schnell und ein kleiner Abstand langsam zusammenbrechen würde. Also Ein kleines Molekül wie ein Atom kann sehr lange, sagen wir 10 Millionen Jahre, in Überlagerung bleiben. Aber ein großes Lebewesen wie eine 10-Pfund-Katze kann nur 37–XNUMX Sekunden in der Überlagerung bleiben, daher sehen wir nicht oft Katzen in der Überlagerung.

Wir wissen, dass Gehirnprozesse mehrere zehn bis hunderte Millisekunden dauern. Beispielsweise beträgt bei Schwingungen mit einer Frequenz von 40 Hz deren Dauer bzw. Intervall 25 Millisekunden. Der Alpha-Rhythmus im Elektroenzephalogramm beträgt 100 Millisekunden. Diese Zeitskala erfordert Nanogrammmassen in Überlagerung. Bei überlagerten Mikrotubuli wären 120 Milliarden Tubuline erforderlich, also 20 Milliarden Tubuline. Neuronen, das ist die angemessene Anzahl von Neuronen für mentale Ereignisse.

Wissenschaftler beschreiben, was hypothetisch während eines bewussten Ereignisses passieren könnte. Quantencomputing findet in Tubulinen statt und führt gemäß dem Reduktionsmodell von Roger Penrose zum Kollaps. Jeder Kollaps bildet die Grundlage für ein neues Muster von Tubulinkonfigurationen, die wiederum bestimmen, wie die Tubuline Zellfunktionen an Synapsen usw. steuern. Aber jeder Kollaps dieser Art reorganisiert auch die grundlegende Geometrie der Raumzeit und ermöglicht den Zugriff auf oder die Aktivierung des Eingebetteten Entitäten auf dieser Ebene.

Penrose und Hameroff benannten ihr Modell zusammengestellte objektive Abkürzung (Orch-OR-), weil es eine Rückkopplungsschleife zwischen der Biologie und der „Harmonie“ oder „Zusammensetzung“ von Quantenschwingungen gibt. Ihrer Meinung nach, Es gibt alternative Phasen der Isolation und Kommunikation, die durch die Gelierungszustände im Zytoplasma rund um die Mikrotubuli bestimmt werden und etwa alle 25 Millisekunden auftreten. Die Abfolge dieser „bewussten Ereignisse“ führt zur Bildung unseres Bewusstseinsstroms. Wir nehmen es als Kontinuum wahr, so wie ein Film kontinuierlich erscheint, obwohl er eine Reihe einzelner Einzelbilder bleibt.

Oder vielleicht sogar noch niedriger

Allerdings standen Physiker den Quantenhypothesen über das Gehirn skeptisch gegenüber. Selbst unter kryogenen Laborbedingungen ist es eine große Herausforderung, die Kohärenz von Quantenzuständen länger als den Bruchteil einer Sekunde aufrechtzuerhalten. Was ist mit warmem, feuchtem Gehirngewebe?

Hameroff glaubt, dass zur Vermeidung von Dekohärenz aufgrund von Umwelteinflüssen Quantenüberlagerung muss isoliert bleiben. Es scheint wahrscheinlicher, dass es zu einer Isolation kommt innerhalb der Zelle im Zytoplasmawo beispielsweise die bereits erwähnte Gelierung um Mikrotubuli diese schützen kann. Darüber hinaus sind Mikrotubuli viel kleiner als Neuronen und strukturell miteinander verbunden, wie ein Kristall. Die Größenskala ist wichtig, da sie davon ausgeht, dass sich ein kleines Teilchen wie ein Elektron an zwei Orten gleichzeitig befinden kann. Je größer etwas wird, desto schwieriger ist es im Labor, es an zwei Orten gleichzeitig zum Laufen zu bringen.

Laut Matthew Fisher von der University of California in Santa Barbara, der im selben New Scientist-Artikel vom Dezember zitiert wird, haben wir jedoch nur dann eine Chance, das Kohärenzproblem zu lösen, wenn wir auf die Ebene vordringen Atomspins. Damit ist insbesondere der Spin in den Atomkernen des Phosphors gemeint, der in den Molekülen chemischer Verbindungen vorkommt, die für die Gehirnfunktion wichtig sind. Fischer identifizierte bestimmte chemische Reaktionen im Gehirn, die theoretisch verschränkte Phosphationen erzeugen. Roger Penrose selbst fand diese Beobachtungen vielversprechend, obwohl er immer noch die Mikrotubuli-Hypothese bevorzugt.

4. Künstliche Intelligenz – Vision

Hypothesen über die Quantenbasis des Bewusstseins haben interessante Auswirkungen auf die Aussichten für die Entwicklung künstlicher Intelligenz. Ihrer Meinung nach haben wir keine Chance, eine wirklich bewusste KI (4) aufzubauen, die auf klassischer Silizium- und Transistortechnologie basiert. Nur Quantencomputer – nicht die aktuelle oder gar die nächste Generation – werden den Weg zum „echten“ oder bewussten, synthetischen Gehirn ebnen.