Wenn Sie die Gelegenheit hatten, einen anderen Artikel zu lesen, den ich über den Nobelpreis 2020 für Physik geschrieben habe, erinnern Sie sich sicher an einen der drei Preisträger, Roger Penrose, für seine erstaunlichen Fähigkeiten in Mathematik und Kalkül.
Neben dieser Arbeit hat Penrose in den letzten Jahren auch Artikel über ein anderes interessantes Thema veröffentlicht, das sich vom Gebiet der Schwarzen Löcher unterscheidet.
Ein weiteres Forschungsgebiet von Penrose ist das Bewusstsein und die Quantenmechanik.
Ok, man kann sagen, dass Quantenmechanik auch Mathematik und Kalkül ist, aber wir können sagen, dass das eine andere Art von Mathematik ist, ganz anders als schwarze Löcher.
Die Quantenmechanik basiert fast vollständig auf der Schrödinger-Gleichung, während die schwarzen Rollen auf der Einstein-Gleichung beruhen, man kann also sagen, dass der Ansatz in beiden Fällen unterschiedlich ist.
Penrose glaubt und schlussfolgert in seinem Artikel HAMEROFF; PENROSE, 2014, dass es eine Verbindung zwischen den Strukturen des Universums und unserem Gehirn gibt, genauer gesagt, der biomolekularen Struktur des Gehirns.
Und vielleicht können wir diese Verbindung durch die Quantenmechanik erklären. Aber welche Art von Verbindung könnte das sein? Wie kann eine so große Struktur wie das Universum etwas mit unseren kleinen, großen, leuchtenden Köpfen gemeinsam haben?
Im Jahr 2018 empfing der Komiker Joe Rogan Penrose in seiner Talkshow. Fast zwei Stunden lang sprachen sie über Penroses Arbeit, das Bewusstsein, die Quantenmechanik und viele andere Dinge.
Zum Thema Bewusstsein teilte Penrose seine Vorstellungen darüber mit, wie schwierig es ist, ein abstraktes Verständnis des Bewusstseins zu formalisieren und es in den Computer zu übertragen, wie etwas, das in Zahlen übersetzt werden kann.
Selbst wenn Sie eine Übersetzung haben und denken, dass das Argument richtig ist, müssen Sie, um dieses Gefühl des Urteils zu haben, Regeln berücksichtigen, so dass Sie von diesen Regeln geleitet werden, und vielleicht folgt unser Verstand keiner Regel, die wir kennen, so dass das Argument und die Übersetzung einfach nicht real sind. Verstehen Sie das?
Hier ist ein Satz von Penrose dazu: "Was ist Verstehen? Was bedeutet es? Ist es etwas, das den Regeln folgt? Ist es ein Algorithmus?
Es ist kein Algorithmus...", Wenn es also kein Algorithmus ist, was ist es dann? Und ist die Quantenmechanik nicht etwas, das wir bereits kennen?
Nun, ja, wir wissen es, aber wir wissen nur einen winzigen Teil von etwas, das so groß und komplex zu sein scheint und sich von allem unterscheidet, mit dem wir arbeiten.
Auf der Quantenebene geschehen die Dinge nicht wie in unserer Realität, sie werden von völlig anderen Gesetzen geleitet, wenn es überhaupt ein Gesetz gibt, und das alles, weil wir es noch nicht wissen.
Wenn Sie Ant-Man aus den Marvel-Filmen gesehen haben, dann wissen Sie, wovon ich spreche.
Erinnern wir uns kurz an die Schrödingers Katze. Schrödinger versuchte 1935, das Konzept der Quantenmechanik zu erklären, indem er ein Gedankenexperiment mit einer Katze, einer Flasche Gift und einem radioaktiven Element in einem geschlossenen Kasten durchführte.
Wenn das Element zerfällt, zerbricht die Giftflasche, und die Katze stirbt.
Der Punkt ist, dass wir bei geschlossener Schachtel nicht sehen können, was im Inneren passiert. Ohne das Ergebnis des Experiments zu kennen, weiß man nicht, was wirklich passiert ist, also kann die Katze sowohl lebendig als auch tot sein.
Das ist das Interessante an der Quantenmechanik: Dinge können zwei Dinge gleichzeitig sein, oder sie können an zwei Orten gleichzeitig sein.
Penrose ist überzeugt, dass das, was in unseren Köpfen vor sich geht, kein Algorithmus ist, dass es keiner Regel folgt, er glaubt, dass es etwas anderes ist.
Etwas, das "unsere bewusste Einschätzung dessen, worüber wir nachdenken, erfordert, denn Denken ist eine Sache des Bewusstseins, und Verstehen ist eine bewusste Tätigkeit".
Eine Bewusstseinsaktivität zu sein, wie ein Instrument zu spielen, kreativ zu sein, zu arbeiten, oder sich zu verlieben. Diese Bewusstseinsaktivitäten sind offensichtlich keine Berechnungsdaten, es geht etwas anderes vor sich.
Glücklicherweise gab es einige Erklärungen, die alle Fragen der Wissenschaftler beantworten konnten.
Die Antwort liegt vielleicht in unseren Neuronen, den Zellen, die über die Synapsen alle Arten von Informationen, Chemikalien, Elektrizität, Mechanik und Wärme übertragen.
Penrose erzählte Rogan, dass er vor einigen Jahren einen Brief von Stuart Hameroff erhielt, in dem dieser behauptete, dass Penrose die Neuronen und Strukturen, die Mikrotubuli genannt werden, nicht berücksichtigt habe und dass diese möglicherweise das absolut grundlegende Werkzeug für das Bewusstsein seien.
Leider ist es nicht möglich, die Quanteneffekte in den Neuronen zu isolieren, weil man die Umweltdekohärenz erhält, was im Quantenzustand funktioniert, lässt sich nicht auf einer höheren Ebene reproduzieren.
"Sie sehen so aus, dass sie die Art von Quantenmechanik bis zu einer Ebene unterstützen könnten, auf der man einen Kollaps des Quantenzustands erwarten könnte", sagt Penrose zu Rogan über den Inhalt von Hameroffs Brief.
Mikrotubuli sind kleine Röhren, die aus einem Protein namens Tubulin bestehen. Sie haben verschiedene Funktionen in unserem Körper, aber im Gehirn haben die Mikrotubuli neben ihrer konventionellen Funktion, wie Strukturunterstützung und Transport, auch eine Rolle bei der Übertragung von Informationen im Neuron (DENT; BAAS, 2014).
Offensichtlich können die Mikrotubuli-Untereinheiten zwei verschiedene Arten von Interaktionen haben, den A-Typ und den B-Typ.
Der erste Typ ist der symmetrischste, sie sehen rundherum gleich aus. Im Gehirn ist der A-Typ derjenige, bei dem die Symmetrie das wichtigste Merkmal ist, damit die Informationen auf unterschiedliche Weise organisiert werden können.
Schließlich, was ist Bewusstsein? Auf die Frage von Joe erklärte Penrose, dass diese Art von Quantenzustand in unserer Bewusstseinsebene erhalten ist und dass Mikrotubuli das Ding sein könnten, das den Quanteneffekt trägt, aber er schließt nicht aus, dass andere Strukturen beteiligt sind, Strukturen, die wir noch nicht entdecken.
Penrose vermutete, dass es eine Klasse von Molekülen gibt, die diese Synapsen bewohnen. Sie sind symmetrisch wie Fünfecke und Sechsecke und haben in jedem Wirbel ein Protein mit der Form eines Triskelions, das sich an den Rändern wie das Muster eines Fußballs verbindet. Aber ist die Symmetrie allein ausreichend? Sind die Stoffe, aus denen diese Proteine bestehen, ein weiterer wichtiger Faktor? Und welche Funktion haben diese Proteine wirklich in den Synapsen? Leider wissen wir das immer noch nicht.
Offenbar spielt die Symmetrie eine Schlüsselrolle bei dem so genannten Garnteller-Effekt in der Quantenmechanik.
Das passiert, wenn wir eine hochsymmetrische Struktur haben und es möglich ist, eine große Lücke zwischen dem niedrigsten Energieniveau und dem nächsten zu haben.
Die große Lücke kann wichtige Informationen über das niedrigste Energieniveau verbergen, dieser Mangel an Informationen ist eines der Probleme. Aber "all das ist eine Art Vorschlag für eine Art von Quantenphänomen, da gibt es noch viel zu verstehen", sagt Penrose.
Penrose hat Recht, wir haben noch viel zu lernen, und Schritt für Schritt können wir mehr und mehr über die quantenmechanische Welt in unseren Köpfen entdecken.
Einige Leute sagten, dass wir durch Frequenzen und Wellen miteinander und mit dem Universum verbunden sind, vielleicht sind wir das auf einer bestimmten Ebene. Aber um das mit Sicherheit zu wissen, brauchen wir noch mehr Studien darüber.
Wenn Sie die ganze Talkshow sehen wollen, hier klicken oder um mehr über das Thema und die Arbeit von Penrose zu erfahren, finden Sie unten einige seiner veröffentlichten Artikel:
DENT, E. W.; BAAS, P. W. Mikrotubuli in Neuronen als Informationsträger. Zeitschrift für Neurochemie, v. 129, n. 2, p. 235-239, abr. 2014.
HAMEROFF, S.; PENROSE, R. Bewußtsein im Universum: Eine Überprüfung der 'Orch OR'-Theorie. Physik des Lebens Bewertungen, v. 11, n. 1, p. 39-78, 1 mar. 2014.
PENROSE, R.; LANDAUER, R. The Emperor's New Mind: Über Computer, Verstand und die Gesetze der Physik. Physik heute, v. 43, n. 6, p. 73, 11 jan. 2008.
Wenn Sie ein Forscher aus dem Bereich der Neurowissenschaften oder der Physik sind, können wir Ihnen helfen, eine Infografik über Neurowissenschaften, Neurologie, Zellbiologie, Biochemie, Molekularbiologieund Physik in Mind the Graph.
Unser Ziel ist es, dass Ihre wissenschaftlichen Inhalte mehr und mehr Menschen innerhalb und außerhalb der akademischen Welt erreichen, und zwar auf eine andere Art der Wissenschaftskommunikation. Sind Sie bereit, es zu versuchen?
Abonnieren Sie unseren Newsletter
Exklusive, qualitativ hochwertige Inhalte über effektive visuelle
Kommunikation in der Wissenschaft.
German 
English 
Chinese 
Czech 
Dutch 
French 
Italian 
Indonesian 
Japanese 
Korean 
Polish 
Portuguese 
Russian 
Spanish 
Turkish 
Ukrainian 
Swedish 
Romanian 
Bulgarian 
Finnish 
Greek 
Hungarian 
Norwegian 
Danish 
Estonian 
Slovenian 
Lithuanian 
Latvian 
Slovak