2020年のノーベル物理学賞について書いた別の記事を読む機会があれば、3人の受賞者のうちの1人、ロジャー・ペンローズ氏が、数学と微積分を使った素晴らしい技術を持っていたことを思い出していただけると思います。
ペンローズはこのほかにも、ここ数年、ブラックホールとは別の興味深いテーマで論文を発表している。
ペンローズは、意識と量子力学を研究する別の分野を持っている。
なるほど、量子力学も数学であり微積分であると言えますが、それはブラックホールとは全く異なる数学であると言えますね。
量子力学はほぼシュレーディンガー方程式に基づいていますが、ブラックロールはアインシュタイン方程式に基づいており、それぞれアプローチが異なると言えますね。
ペンローズは、宇宙の構造と私たちの脳、より具体的には脳の生体分子構造にはつながりがあると考え、論文HAMEROFF; PENROSE, 2014で結論付けています。
そして、量子力学によって、このつながりを説明することができるかもしれません。しかし、どのようなつながりがあるのでしょうか？宇宙のような大きな構造が、どうして私たちの小さな大きな輝く頭と共通点を持つことができるのでしょうか？
2018年にジョー・ローガンというコメディアンが自分のトークショーにペンローズを迎え、2時間近くペンローズの研究、意識、量子力学、その他いろいろな話をしたそうです。
意識というテーマで、ペンローズは、意識という抽象的な理解を形式化し、数字に置き換えられるようなものをコンピュータに入れることがいかに難しいかという考えを披露した。
たとえ、あなたが何らかの翻訳をして、その議論が正しいと思ったとしても、あなたがその判断の感覚を持つためには、ルールを考えなければならないので、そのルールに導かれるのですが、もしかしたら私たちの心は、私たちが知っているどんなルールにも従っていないかもしれないので、その議論や翻訳はただ本物ではないことになります。わかったか？
それについて、ペンローズの一行があります。"理解 "とは何か？どういうことなのか？ルールに従ったものなのか？アルゴリズムなのか？
アルゴリズムではない...」とありますが、アルゴリズムでないのなら何なのでしょう？また、量子力学はすでに知っていることではないのか？
しかし、私たちが知っているのは、とても大きく複雑で、私たちが扱うすべてのものとは異なるもののほんの一部なのです。
量子レベルでは、私たちの現実で起こっているようなことは起こらず、まったく別の法則に導かれています。
マーベル映画の『アントマン』をご覧になった方なら、何のことかおわかりだと思います。
ここで、少し「シュレーディンガーの猫」を思い出してみよう。1935年、シュレーディンガーは量子力学の概念を説明するために、猫、毒薬1本、放射性元素1個を密閉した箱に入れるという思考実験を行った。
元素が崩壊すると、毒の瓶が割れて、猫が死んでしまう。
ここで重要なのは、箱が閉まっていると中で何が起こっているのかがわからない、実験結果がわからないと何が起こったのかわからない、だから猫は生きているとも死んでいるとも言えるということです。
それが量子力学の面白いところで、物事は同時に2つのものになったり、同時に2つの場所にいたりすることができるんです。
ペンローズは、私たちの頭の中で起こっていることはアルゴリズムではない、何のルールにも従っていない、と確信するために、他のものであると信じているという。
何かというと、"私たちが考えていることを意識的に理解する必要がある、考えることは意識のことであり、理解することは意識の活動である "ということです。
楽器を演奏する、創作活動をする、仕事をする、恋愛をする、などの良心的な活動である。これらの良心的な活動は、どうやら計算データではないらしく、何か別のことが起こっているようだ。
幸いなことに、科学者たちの疑問をすべて説明できるような説明が少しずつ行われ始めた。
その答えは、化学、電気、機械、熱などあらゆる情報をシナプスに伝える細胞である神経細胞にあるのでしょう。
ペンローズは、数年前にスチュアート・ハメロフから、ペンローズは神経細胞や微小管と呼ばれる構造を考慮しておらず、それが意識のための絶対的な基本ツールかもしれないという手紙を受け取ったとロージャンは語った。
残念ながら、環境デコヒーレンス、量子状態での動作、アップレベルスケールでの再現性が得られないため、ニューロンでの量子効果を分離することはできません。
「ペンローズは、ハメロフの手紙の内容について、ローガンにこう語っている。「それらは、量子状態が崩壊すると予想されるレベルまでの量子力学を、十分に裏付けるようなものに見えます。
微小管 は、チューブリンというタンパク質からなる細い管で、私たちの体内でさまざまな機能を持っていますが、脳では、従来の構造支持や輸送といった機能のほかに、神経細胞内の情報伝達にも関与していると考えられます（DENT; BAAS, 2014）。
どうやら、微小管のサブユニットには、A型とB型という2種類の相互作用があるようです。
最初のものは最も対称的で、全体が同じに見える。脳の中ではA型が存在し、情報を異なる方法で組織化することを可能にするために、対称性が最も重要な特性となっています。
結局のところ、意識とは何なのか？という質問に、ペンローズは、私たちの意識レベルにはこのような量子状態が保存されており、微小管が量子効果を担っている可能性があると説明したが、彼は他の構造が関与している可能性を排除しておらず、我々がまだ発見していない構造があるという。
ペンローズは、このシナプスに生息する一群の分子が、五角形や六角形のように対称で、それぞれの渦の中にトリスケリオン型のタンパク質を持ち、サッカーボールの模様のように縁に沿って自分たちを結合しているのではないかと疑った。しかし、対称性だけでいいのだろうか？そのタンパク質を構成する物質も重要な要素なのだろうか？また、これらのタンパク質がシナプスで実際にどのような働きをしているのでしょうか？残念ながら、まだ分かっていません。
量子力学のヤーンテラー効果というものには、対称性が重要な役割を果たすらしい。
これは、高度に対称的な構造を持ち、最も低いエネルギー準位と次のエネルギー準位の間に大きなギャップができる場合に起こります。
大きなギャップは、最低エネルギー準位の重要な情報を隠すことができる、この情報の欠如は問題の一つである。しかし、「すべては、ある種の量子現象の示唆であり、そこにはまだ理解すべきことがたくさんある」とペンローズは言う。
ペンローズの言う通り、私たちはまだまだ学ぶべきことがたくさんあります。一歩一歩、私たちの頭の中にある量子力学の世界を発見していきましょう。
私たちは、周波数や波動を通して、お互いに、そして宇宙とつながっていると言う人がいましたが、あるレベルでは、そうなのかもしれません。しかし、それを確かめるには、もっと多くの研究が必要です。
トークショー本編をご覧になりたい方。 ここをクリック また、ペンローズが発表した論文の一部を以下に紹介します。
DENT, E. W.; BAAS, P. W. 情報キャリアーとしての神経細胞における微小管。 ニューロケミストリー誌, v. 129, n. 2, p. 235-239, abr.2014.
HAMEROFF, S.; PENROSE, R. 宇宙における意識:Orch OR」理論のレビュー。 生命の物理学 レビュー, v. 11, n. 1, p. 39-78, 1 mar.2014.
PENROSE, R.; LANDAUER, R. The Emperor's New Mind:コンピュータ、心、物理法則をめぐって. フィジックス・トゥデイ43, n. 6, p. 73, 11 jan. 2008.
神経科学分野や物理学分野の研究者であれば、以下のようなインフォグラフィックを作成することが可能です。 神経科学, 神経学, 細胞生物学, 生物化学, 分子生物学そして 物理学 をMind the Graphにしました。
私たちの意図は、あなたの科学的コンテンツが、これまでとは異なる方法で、学術界の内外からより多くの人々に届くようにすることです。試してみませんか？
ニュースレターを購読する
効果的なビジュアルに関する高品質なコンテンツを独占配信
科学におけるコミュニケーション
