Jos sinulla oli tilaisuus lukea toinen artikkeli, jonka kirjoitin vuoden 2020 fysiikan Nobel-palkinnosta, muistat varmasti yhden kolmesta palkinnon saajasta, Roger Penrosen, hänen hämmästyttävistä matemaattisista ja laskennallisista taidoistaan.

Tämän työn lisäksi Penrose on julkaissut viime vuosina artikkeleita myös toisesta mielenkiintoisesta aiheesta, joka ei liity mustiin aukkoihin.

Penrosella on toinenkin tutkimusalue, joka liittyy tietoisuuteen ja kvanttimekaniikkaan.

Okei, voit sanoa, että kvanttimekaniikka on myös matematiikkaa ja laskutoimituksia, mutta voimme sanoa, että se on erilaista matematiikkaa, hyvin erilaista kuin mustat aukot.

Kvanttimekaniikka perustuu lähes kokonaan Schrödingerin yhtälöön, kun taas mustat roolit perustuvat Einsteinin yhtälöön, joten voidaan sanoa, että lähestymistapa on kummassakin tapauksessa erilainen.

Penrose uskoo ja päättelee artikkelissaan HAMEROFF; PENROSE, 2014, että maailmankaikkeuden rakenteiden ja aivojemme, tarkemmin sanottuna aivojen biomolekyylirakenteen, välillä on yhteys.

Ja ehkä kvanttimekaniikan avulla voisimme selittää tämän yhteyden. Mutta millainen yhteys se voisi olla? Miten maailmankaikkeuden kaltaisella suurella rakenteella voi olla jotain yhteistä meidän pienten suurten kiiltävien päidemme kanssa?

Vuonna 2018 koomikko Joe Rogan toivotti Penrosen tervetulleeksi talk show'hunsa, jossa he puhuivat lähes kahden tunnin ajan Penrosen työstä, tietoisuudesta, kvanttimekaniikasta ja monista muista asioista.

Tietoisuutta käsitellessään Penrose kertoi ajatuksistaan siitä, kuinka vaikeaa on formalisoida abstrakti ymmärrys tietoisuudesta ja siirtää se tietokoneeseen, kuten jotain, joka voidaan kääntää numeroiksi.

Vaikka teillä olisi jonkinlainen käännös ja ajattelisitte, että argumentti on oikea, jotta teillä olisi tuo arvostelukyvyn tunne, teidän on otettava huomioon säännöt, joten teitä ohjaavat nämä säännöt, ja ehkä mielemme ei noudata mitään sääntöä, jonka tiedämme siitä, jolloin tuo argumentti ja käännös eivät ole todellisia. Ymmärrättekö?

Tässä on Penrosen repliikki tästä: "Mitä on ymmärrys? Mitä se tarkoittaa? Onko se jotain sääntöjen noudattamista? Onko se algoritmi?

Se ei ole algoritmi...", Joten jos se ei ole algoritmi, mikä se sitten on? Emmekö jo tunne kvanttimekaniikkaa?

No, kyllä me tiedämme, mutta tiedämme vain pienen pienen osan jostakin, joka vaikuttaa niin suurelta ja monimutkaiselta ja erilaiselta kuin kaikki, minkä kanssa työskentelemme.

Kvanttitasolla asiat eivät tapahdu niin kuin meidän todellisuudessamme, niitä ohjaavat aivan erilaiset lait, jos niitä on olemassa, koska emme vieläkään tiedä.

Jos olet katsonut Ant-Manin Marvelin elokuvista, ymmärrät varmasti, mistä puhun.

Muistellaanpa hetki Schrödingerin kissaa. Schrödinger yritti vuonna 1935 selittää kvanttimekaniikan käsitettä ajatuskokeella, jossa kissa, yksi myrkkypullo ja radioaktiivinen alkuaine laitettiin suljettuun laatikkoon.

Jos elementti hajoaa, myrkkypullo rikkoutuu ja kissa kuolee.

Pointtina tässä on se, että kun laatikko on suljettu, emme voi nähdä, mitä sen sisällä tapahtuu, eikä kokeen tulosta tuntematta tiedä, mitä todella tapahtui, joten kissa voi olla sekä elossa että kuollut.

Kvanttimekaniikassa on juuri se mielenkiintoinen puoli, että asiat voivat olla kahta asiaa samaan aikaan tai kahdessa paikassa yhtä aikaa.

Elävä ja kuollut samaan aikaan, tajuatko?

Penrose sanoo olevansa vakuuttunut siitä, että se, mitä päässämme tapahtuu, ei ole algoritmi, se ei noudata mitään sääntöä, hän uskoo sen olevan jotain muuta.

Jotain, joka "edellyttää tietoista arvostusta siitä, mitä ajattelemme, ajattelu on tietoisuuteen liittyvä asia, ja ymmärtäminen on tietoista toimintaa."

Omatuntoinen toiminta, kuten soittaa instrumenttia, olla luova, työskennellä tai rakastua. Nämä omantunnon toiminnot eivät ilmeisesti ole laskentatietoja, vaan niissä tapahtuu jotain muuta.

Onneksi alkoi tapahtua muutamia selityksiä, jotka selittivät kaikki tiedemiesten kysymykset.

Vastaus voi olla neuroneissamme, soluissa, jotka välittävät synapseihin kaikenlaista tietoa, kemikaaleja, sähköä, mekaniikkaa ja lämpöä.

Penrose kertoi Roganille, että muutama vuosi sitten hän sai Stuart Hameroffilta kirjeen, jossa sanottiin, että Penrose ei ottanut huomioon hermosoluja ja mikrotubuluksiksi kutsuttuja rakenteita, jotka saattavat olla tietoisuuden ehdoton perustyökalu.

Valitettavasti ei ole mahdollista eristää kvanttivaikutuksia neuroneissa, koska saat ympäristön dekoherenssia, mikä toimii kvanttitilassa, ei toistu ylätason mittakaavassa. 

"Ne näyttävät juuri sellaisilta, jotka voisivat hyvin tukea sellaista kvanttimekaniikan tasoa aina tasolle asti, jolla voisi odottaa kvanttitilan romahtavan", sanoo Penrose Roganille Hameroffin kirjeen sisällöstä.

Mikrotubulukset ovat pieniä putkia, jotka koostuvat tubuliini-nimisestä proteiinista, ja niillä on erilaisia tehtäviä kehossamme, mutta aivoissa niiden perinteisen tehtävän lisäksi, kuten rakenteen tukeminen ja kuljetus, mikrotubuluksilla voi olla osa tiedon kuljettamisessa neuronissa (DENT; BAAS, 2014).

Mikrotubuluksen alayksiköillä voi ilmeisesti olla kahdenlaisia vuorovaikutuksia, A- ja B-tyyppisiä.

Ensimmäinen on symmetrisin, ne näyttävät samalta ympäriinsä. Aivoissa on A-tyyppi, ja symmetria on tärkein ominaisuus, joka mahdollistaa tiedon järjestämisen eri tavalla.

Loppujen lopuksi, mitä tietoisuus on? Joelta kysyttäessä Penrose selitti, että tietoisuustasossamme säilyy tällainen kvanttitila ja että mikrotubulukset voisivat olla se, joka kuljettaa kvanttivaikutusta, mutta hän ei sulje pois sitä mahdollisuutta, että asiaan liittyy muitakin rakenteita, rakenteita, joita emme vielä löydä. 

Penrose epäili, että synapseissa asuu eräs molekyylien luokka, joka on symmetrinen kuin viisikulmio ja kuusikulmio, ja että jokaisessa pyörteessä on triskelionin muotoinen proteiini, joka yhdistyy reunoiltaan jalkapallon kuvion tavoin. Mutta riittääkö pelkkä symmetria? Ovatko näistä proteiineista valmistetut aineet toinen merkittävä tekijä? Ja mikä on näiden proteiinien todellinen tehtävä synapseissa? Valitettavasti emme vieläkään tiedä.

Ilmeisesti symmetria on avainasemassa kvanttimekaniikan lankakeräysilmiöksi kutsutussa ilmiössä.

Näin tapahtuu, kun meillä on erittäin symmetrinen rakenne ja on mahdollista, että alimman energiatason ja seuraavan energiatason välillä on suuri kuilu.

Suuri aukko voi kätkeä allekkain tärkeää tietoa alimmasta energiatasosta, ja tämä tiedon puute on yksi ongelmista. Mutta "kaikki tämä on tavallaan vihjaus jonkinlaisesta kvantti-ilmiöstä, siinä on vielä paljon ymmärrettävää", Penrose sanoo.

 Penrose on oikeassa, meillä on varmasti vielä paljon opittavaa, ja askel askeleelta voimme löytää yhä enemmän ja enemmän kvanttimekaniikan maailmasta oman päämme sisällä.

Jotkut ihmiset sanoivat, että olemme tavallaan yhteydessä toisiimme ja maailmankaikkeuteen taajuuksien ja aaltojen kautta, ja ehkä tietyllä tasolla niin onkin. Mutta tietääksemme varmasti, tarvitsemme vielä lisää tutkimuksia siitä.

Jos haluat katsoa koko keskusteluohjelman, klikkaa tästä tai jos haluat tietää lisää aiheesta ja Penrosen työstä, alla on joitakin hänen julkaisemiaan artikkeleita:

DENT, E. W.; BAAS, P. W. Neuronien mikrotubulukset tiedonkuljettajina. Neurokemian aikakauslehti, v. 129, n. 2, s. 235-239, abr. 2014.

HAMEROFF, S.; PENROSE, R. Tietoisuus maailmankaikkeudessa: Orch OR-teorian tarkastelu. Physics of Life Arvostelut, v. 11, n. 1, s. 39-78, 1 maaliskuu. 2014.

PENROSE, R.; LANDAUER, R. Keisarin uusi mieli: Tietokoneista, mielistä ja fysiikan laeista. Physics Today, v. 43, n. 6, s. 73, 11.1.2008.

Jos olet neurotieteen tai fysiikan alan tutkija, voimme auttaa sinua luomaan infograafin seuraavista aiheista. neurotiede, neurologia, solubiologia, biokemia, molekyylibiologiaja Fysiikka Mind the Graph:ssä. 

Tarkoituksemme on saada tieteellinen sisältösi tavoittamaan yhä useampia ihmisiä akateemisen maailman sisältä ja ulkopuolelta, ja näin tiedettä voidaan välittää eri tavalla. Oletko valmis kokeilemaan?

Aiheeseen liittyvät artikkelit
logo-tilaus

Tilaa uutiskirjeemme

Eksklusiivista korkealaatuista sisältöä tehokkaasta visuaalisesta
tiedeviestintä.

- Eksklusiivinen opas
- Suunnitteluvinkkejä
- Tieteelliset uutiset ja suuntaukset
- Oppaat ja mallit