Om du hade möjlighet att läsa en annan artikel jag skrev om Nobelpriset i fysik 2020 är jag säker på att du minns en av de tre pristagarna, Roger Penrose, för hans fantastiska färdigheter inom matematik och kalkylering.

Förutom detta arbete har Penrose under de senaste åren också publicerat artiklar om ett annat intressant tema, som skiljer sig från området med svarta hål.

Penrose har ett annat forskningsområde med medvetande och kvantmekanik.

Ok, du kan säga att kvantmekanik också är matematik och kalkylering, men vi kan säga att det är en annan typ av matematik, mycket annorlunda än svarta hål.

Kvantmekaniken bygger nästan helt på Schrödingerekvationen, medan svarta roller bygger på Einsteins ekvation, man kan säga att tillvägagångssättet i varje fall är annorlunda.

Penrose tror och drar slutsatsen i sin artikel HAMEROFF; PENROSE, 2014 att det finns ett samband mellan universums strukturer och vår hjärna, mer specifikt hjärnans biomolekylära struktur.

Och kanske kan vi förklara detta samband med hjälp av kvantmekanik. Men vilken typ av samband kan det vara? Hur kan en så stor struktur som universum ha något gemensamt med våra små stora lysande huvuden?

År 2018 välkomnade en komiker vid namn Joe Rogan Penrose till sin talkshow, i nästan 2 timmar pratade de om Penroses arbete, medvetande, kvantmekanik och en massa andra saker.

När det gäller medvetandet delade Penrose med sig av sina idéer om hur svårt det är att formalisera en abstrakt förståelse av medvetandet och lägga in den i datorn, som något som kan översättas till siffror.

Även om du har någon form av översättning och du tycker att argumentet är korrekt, för att du ska ha den känslan av omdöme måste du överväga regler, så att du vägleds av dessa regler, och kanske följer vårt sinne inte någon regel som vi känner till om det, vilket gör att argumentet och översättningen bara inte är verkliga. Fattar du?

Här är en rad från Penrose om detta: "Vad är förståelse? Vad betyder det? Är det något som följer reglerna? Är det en algoritm?

Det är inte en algoritm...", Så om det inte är en algoritm, vad är det då? Och är inte kvantmekanik något vi redan känner till?

Jo, det vet vi, men vi vet bara en liten, liten del av något som verkar vara så stort och komplext och annorlunda än allt annat vi arbetar med.

På kvantnivå sker saker och ting inte som i vår verklighet, de styrs av helt andra lagar, om det nu finns några lagar, allt för att vi fortfarande inte vet.

Om du såg Ant-Man från Marvels filmer tror jag att du förstår vad jag pratar om.

Låt oss minnas Schrödingers katt för ett ögonblick. Schrödinger försökte 1935 förklara begreppet kvantmekanik genom ett tankeexperiment där en katt, en flaska gift och ett radioaktivt ämne placerades i en sluten låda.

Om elementet sönderfaller bryts giftflaskan och katten dör.

Poängen här är att med lådan stängd kan vi inte se vad som händer inuti, utan att veta resultatet av experimentet vet du inte vad som verkligen hände, så katten kan vara både levande och död.

Det är det intressanta med kvantmekanik, att saker kan vara två saker samtidigt, eller befinna sig på två platser samtidigt.

Levande och död på samma gång, fattar du?

Penrose säger att för att bli övertygad om att det som pågår i våra huvuden inte är en algoritm, att det inte följer någon regel, tror han att det är något annat.

Något som "kräver vår medvetna uppskattning av vad vi tänker på, tänkande är en medveten sak och förståelse är en medveten aktivitet".

Att vara en samvetsaktivitet som att spela ett instrument, vara kreativ, arbeta eller bli kär. Dessa samvetsaktiviteter är uppenbarligen inte beräkningsdata, det är något annat som pågår.

Lyckligtvis började några förklaringar ta plats för att förklara alla forskarnas frågor.

Svaret kan finnas i våra neuroner, de celler som för vidare synapserna med alla typer av information, kemikalier, elektricitet, mekanik och termik.

Penrose berättade för Rogan att han för några år sedan fick ett brev från Stuart Hameroff, där det stod att Penrose inte beaktade neuronerna och strukturer som kallas mikrotubuli och som kan vara det absolut grundläggande verktyget för medvetande.

Tyvärr är det inte möjligt att isolera kvanteffekterna i neuronerna eftersom man får den miljömässiga dekoherensen, det som fungerar i kvanttillståndet reproduceras inte på en uppskalad nivå. 

"De ser precis ut som den typ av saker som mycket väl skulle kunna stödja den typ av kvantmekanik upp till en nivå där man kan förvänta sig att kvanttillståndet kollapsar", säger Penrose till Rogan om innehållet i Hameroffs brev.

Mikrotubuli är små rör som består av ett protein som kallas tubulin. De har olika funktioner i vår kropp, men i hjärnan kan mikrotubuli, förutom sin konventionella funktion som att ge strukturstöd och transport, ha en roll i att transportera information i neuronen (DENT; BAAS, 2014).

Uppenbarligen kan mikrotubulernas subenheter ha två olika typer av interaktioner, A-typ och B-typ.

Den första är den mest symmetriska, de ser likadana ut hela vägen runt. I hjärnan är A-typen den som finns, eftersom symmetrin är den viktigaste egenskapen för att informationen ska kunna organiseras på ett annat sätt.

När allt kommer omkring, vad är medvetande? På frågan till Joe förklarade Penrose att det finns ett slags kvanttillstånd bevarat i vår medvetandenivå och att mikrotubuli skulle kunna vara det som bär kvanteffekten, men han utesluter inte möjligheten att andra strukturer är inblandade, strukturer som vi ännu inte upptäckt. 

Penrose misstänkte att det finns en klass av molekyler som bor i dessa synapser och att de är symmetriska som pentagoner och hexagoner, med i varje virvel ett protein med en Triskelion-form, som förenar sig längs kanterna som mönstret i en fotboll. Men räcker det med symmetrin? Är de ämnen som dessa proteiner består av en annan viktig faktor? Och vilken funktion har egentligen dessa proteiner i synapserna? Tyvärr vet vi fortfarande inte.

Tydligen är symmetri en nyckelroll i en sak som kallas Yarn teller-effekten inom kvantmekaniken.

Det händer när vi har en mycket symmetrisk struktur och det är möjligt att ha ett stort gap mellan den lägsta energinivån och nästa.

Det stora gapet kan dölja viktig information om den lägsta energinivån, och denna brist på information är ett av problemen. Men "allt detta är en sorts antydan om någon form av kvantfenomen, det finns fortfarande mycket att förstå där", säger Penrose.

 Penrose har rätt, vi har fortfarande mycket kvar att lära, och steg för steg kan vi upptäcka mer och mer om den kvantmekaniska värld som finns inuti våra huvuden.

Vissa människor brukade säga att vi på något sätt är kopplade till varandra och till universum genom frekvenser och vågor, ja, på en viss nivå kanske vi är det. Men för att veta säkert behöver vi fortfarande fler studier om det.

Om du vill se hela talkshowen, Klicka här eller om du vill veta mer om ämnet och Penroses arbete nedan följer några av hans publicerade artiklar:

DENT, E. W.; BAAS, P. W. Mikrotubuli i nervceller som informationsbärare. Tidskrift för neurokemi, v. 129, n. 2, s. 235-239, abr. 2014.

HAMEROFF, S.; PENROSE, R. Medvetande i universum: En granskning av "Orch OR"-teorin. Livets fysik Recensioner, v. 11, n. 1, s. 39-78, 1 mar. 2014.

PENROSE, R.; LANDAUER, R. Kejsarens nya sinne: Om datorer, hjärnor och fysikens lagar. Dagens fysik, v. 43, n. 6, s. 73, 11 jan. 2008.

Om du är forskare inom neurovetenskap eller fysik kan vi hjälpa dig att skapa en infografik om neurovetenskap, neurologi, cellbiologi, biokemi, molekylärbiologioch Fysik i Mind the Graph. 

Vår avsikt är att få ditt vetenskapliga innehåll att nå fler och fler människor både inom och utanför den akademiska världen, genom ett annorlunda sätt att kommunicera vetenskap. Är du redo att ge det ett försök?

Relaterade artiklar
logotyp-abonnemang

Prenumerera på vårt nyhetsbrev

Exklusivt innehåll av hög kvalitet om effektiv visuell
kommunikation inom vetenskap.

- Exklusiv vägledning
- Tips för design
- Vetenskapliga nyheter och trender
- Handledningar och mallar