Hvis du har hatt muligheten til å lese en annen artikkel jeg skrev om Nobelprisen i fysikk 2020, husker du sikkert en av de tre prisvinnerne, Roger Penrose, for hans fantastiske ferdigheter innen matematikk og kalkulus.

I tillegg til dette arbeidet har Penrose de siste årene også publisert artikler om et annet interessant tema, som skiller seg fra feltet svarte hull.

Penrose forsker også på bevissthet og kvantemekanikk.

Ok, du kan si at kvantemekanikk også er matematikk og kalkulus, men vi kan si at det er en annen type matematikk, veldig forskjellig fra svarte hull.

Kvantemekanikken er nesten utelukkende basert på Schrödinger-ligningen, mens svarte roller er basert på Einsteins ligning, kan du si at tilnærmingen i begge tilfeller er forskjellig.

Penrose believes and concludes in his article HAMEROFF; PENROSE, 2014 that there is a connection between the universe’s structures and our brain, more specific the biomolecular structure of the brain.

Og gjennom kvantemekanikken kan vi kanskje forklare denne sammenhengen. Men hva slags sammenheng kan det være? Hvordan kan en så stor struktur som universet ha noe til felles med våre små, store, lysende hoder?

I 2018 tok komikeren Joe Rogan imot Penrose i talkshowet sitt, og i nesten to timer snakket de om Penroses arbeid, bevissthet, kvantemekanikk og en haug med andre ting.

Når det gjelder bevissthet, delte Penrose sine tanker om hvor vanskelig det er å formalisere en abstrakt forståelse av bevissthet og legge den inn i datamaskinen, som noe som kan oversettes til tall.

Selv om du har en slags oversettelse og du tror at argumentet er riktig, må du ta hensyn til regler for å få denne følelsen av dømmekraft, slik at du blir styrt av disse reglene, og kanskje følger ikke sinnet vårt noen av de reglene vi kjenner til, noe som gjør at argumentet og oversettelsen ikke er ekte. Skjønner du?

Her er en replikk fra Penrose om det: "Hva er forståelse? Hva betyr det? Er det noe som følger reglene? Er det en algoritme?

Det er ikke en algoritme...", Så hvis det ikke er en algoritme, hva er det da? Og er ikke kvantemekanikk noe vi allerede kjenner til?

Ja, det vet vi, men vi vet bare en bitteliten del av noe som virker så stort og komplekst og annerledes enn alt annet vi jobber med.

På kvantenivå skjer ikke ting som i vår virkelighet, de styres av helt andre lover, hvis det finnes noen lover, bare fordi vi fortsatt ikke vet.

Hvis du har sett Ant-Man fra Marvels filmer, tror jeg du skjønner hva jeg snakker om.

La oss huske Schrödingers katt et øyeblikk. Schrödinger forsøkte i 1935 å forklare kvantemekanikkens konsept ved hjelp av et tankeeksperiment med en katt, en flaske gift og et radioaktivt element i en lukket boks.

Hvis elementet brytes ned, knuses giftflasken, og katten dør.

Poenget her er at når esken er lukket, kan vi ikke se hva som skjer inni, og uten å kjenne resultatet av eksperimentet vet du ikke hva som egentlig skjedde, så katten kan være både levende og død.

Det er det interessante med kvantemekanikken: Ting kan være to ting på samme tid, eller være på to steder samtidig.

Levende og død på samme tid, skjønner du?

Penrose sier at for å være overbevist om at det som foregår inne i hodene våre ikke er en algoritme, at det ikke følger noen regel, mener han å være noe annet.

Noe som "krever at vi er oss bevisst hva vi tenker på, for tenkning er en bevissthetsting, og forståelse er en bevisst aktivitet."

Å være en samvittighetsaktivitet som å spille et instrument, være kreativ, jobbe eller forelske seg. Disse samvittighetsaktivitetene er tilsynelatende ikke beregningsdata, det er noe annet som foregår.

Heldigvis begynte det å komme noen forklaringer på alle forskernes spørsmål.

Svaret kan ligge i nevronene våre, cellene som bærer synapsene med all slags informasjon, kjemikalier, elektrisitet, mekanikk og varme.

Penrose fortalte Rogan at han for noen år siden mottok et brev fra Stuart Hameroff, som mente at Penrose ikke tok hensyn til nevronene og strukturene som kalles mikrotubuli, og som kan være det helt grunnleggende verktøyet for bevissthet.

Dessverre er det ikke mulig å isolere kvanteeffektene i nevronene fordi du får miljømessig dekoherens, og det som fungerer i kvantetilstanden, kan ikke reproduseres på et høyere nivå. 

"De ser ut som akkurat den typen ting som godt kan støtte den typen kvantemekanikk på et nivå som gjør at man kan forvente at kvantetilstanden kollapser", sier Penrose til Rogan om innholdet i Hameroffs brev.

Mikrotubuli Mikrotubuli er små rør som består av et protein kalt tubulin. De har ulike funksjoner i kroppen vår, men i hjernen kan mikrotubuli, i tillegg til sin vanlige funksjon som strukturstøtte og transport, ha en rolle i å transportere informasjon i nevronet (DENT; BAAS, 2014).

Tilsynelatende kan mikrotubuli-underenhetene ha to forskjellige typer interaksjoner, A-typen og B-typen.

Den første er den mest symmetriske, de ser like ut hele veien rundt. I hjernen er det A-typen som finnes, og symmetrien er den viktigste egenskapen som gjør det mulig å organisere informasjonen på ulike måter.

Når alt kommer til alt, hva er bevissthet? På spørsmål til Joe forklarte Penrose at det finnes en slik kvantetilstand bevart i vårt bevissthetsnivå, og at mikrotubuli kan være det som bærer kvanteeffekten, men han utelukker ikke at andre strukturer er involvert, strukturer vi ikke har oppdaget ennå. 

Penrose mistenkte at det er en klasse av molekyler som bor i disse synapsene, og de er symmetriske som femkanter og sekskanter, og har i hver virvel et protein med Triskelion-form, som føyer seg sammen langs kantene som mønsteret i en fotball. Men er bare symmetrien nok? Er stoffene som disse proteinene består av, en annen viktig faktor? Og hvilken funksjon har egentlig disse proteinene i synapsene? Det vet vi dessverre fortsatt ikke.

I kvantemekanikken spiller symmetri en nøkkelrolle i det som kalles "garnteller-effekten".

Det skjer når vi har en svært symmetrisk struktur og det er mulig å ha et stort gap mellom det laveste energinivået og det neste.

The big gap can hide important information about the lowest energy level, this lack of information is one of the problems. But “all of that is sort of suggestion of some kind of quantum phenomenon, there is still a lot to understand there,” says Penrose.

 Penrose har rett i at vi fortsatt har mye å lære, og steg for steg kan vi oppdage mer og mer om den kvantemekaniske verdenen inne i hodene våre.

Noen pleier å si at vi på en måte er forbundet med hverandre og med universet gjennom frekvenser og bølger, og det er vi kanskje til en viss grad. Men for å vite det helt sikkert, trenger vi fortsatt flere studier.

Hvis du vil se hele talkshowet, klikk her eller for å vite mer om emnet og Penroses arbeid nedenfor finner du noen av artiklene han har publisert:

DENT, E. W.; BAAS, P. W. Mikrotubuli i nevroner som informasjonsbærere. Tidsskrift for nevrokjemi, v. 129, nr. 2, s. 235-239, abr. 2014.

HAMEROFF, S.; PENROSE, R. Bevissthet i universet: En gjennomgang av teorien om "Orch OR". Livets fysikk Anmeldelser, v. 11, nr. 1, s. 39-78, 1. mar. 2014.

PENROSE, R.; LANDAUER, R. Keiserens nye sinn: Om datamaskiner, hjerner og fysikkens lover. Fysikk i dag, v. 43, nr. 6, s. 73, 11. jan. 2008.

Hvis du er forsker innen nevrovitenskap eller fysikk, kan vi hjelpe deg med å lage en infografikk om nevrovitenskap, nevrologi, cellebiologi, biokjemi, molekylærbiologi, og Fysikk i Mind the Graph. 

Vår intensjon er å få det vitenskapelige innholdet ditt til å nå ut til stadig flere mennesker, både innenfor og utenfor den akademiske verden, på en ny måte å formidle vitenskap på. Er du klar til å prøve?

Relaterte artikler
logo-abonnement

Abonner på nyhetsbrevet vårt

Eksklusivt innhold av høy kvalitet om effektiv visuell
kommunikasjon innen vitenskap.

- Eksklusiv guide
- Tips om design
- Vitenskapelige nyheter og trender
- Veiledninger og maler