Nani anafahamu? Sisi au muda wa nafasi?

Metafizikia? Wanasayansi wengi wanaogopa kwamba nadharia juu ya asili ya quantum ya akili na kumbukumbu ni ya eneo hili linalojulikana lisilo la kisayansi. Kwa upande mwingine, ni nini, ikiwa si sayansi, ni utafutaji wa kimwili, ingawa quantum, msingi wa fahamu, badala ya utafutaji wa maelezo yasiyo ya kawaida?

1. Microtubules - Visualization

Ili kunukuu toleo la Desemba la New Scientist, daktari wa ganzi wa Arizona Stuart Hameroff amekuwa akisema kwa miaka kwamba microtubules - miundo yenye nyuzinyuzi yenye kipenyo cha 20-27 nm, iliyoundwa kama matokeo ya upolimishaji wa protini ya tubulin na kufanya kama cytoskeleton ambayo huunda seli, pamoja na seli ya ujasiri (1) - iko ndani. Quantum "superpositions"ambayo huwaruhusu kuwa na maumbo mawili tofauti kwa wakati mmoja. Kila moja ya fomu hizi inahusishwa na kiasi fulani cha habari, kubitem, katika kesi hii kuhifadhi data mara mbili kama inavyoweza kuonekana kutoka kwa ufahamu wa kitamaduni wa mfumo huu. Ikiwa tunaongeza kwa jambo hili msongamano wa qubit, yaani mwingiliano wa chembe zisizo katika ukaribu, inaonyesha mfano wa utendaji kazi wa ubongo kama kompyuta ya quantumilivyoelezwa na mwanafizikia maarufu Roger Penrose. Hameroff pia alishirikiana naye, hivyo kueleza kasi ya ajabu, kunyumbulika na uchangamano wa ubongo.

2. Stuart Hameroff na Roger Penrose

Ulimwengu wa vipimo wa Planck

Kulingana na wafuasi wa nadharia ya akili ya quantum, shida ya fahamu inahusishwa na muundo wa wakati wa nafasi kwenye kiwango cha Planck. Kwa mara ya kwanza hii ilionyeshwa na wanasayansi waliotajwa hapo juu - Penrose na Hameroff (90) katika kazi zao mwanzoni mwa karne ya 2. Kulingana na wao, ikiwa tunataka kukubali nadharia ya quantum ya ufahamu, basi lazima tuchague nafasi ambayo michakato ya quantum hufanyika. Inaweza kuwa ubongo - kutoka kwa mtazamo wa nadharia ya quantum, muda wa nafasi ya nne-dimensional ambayo ina muundo wake wa ndani kwa kiwango kidogo kisichofikiriwa, cha utaratibu wa mita 10-35. (Urefu wa mpango). Kwa umbali huo, muda wa nafasi unafanana na sifongo, Bubbles ambayo ina kiasi

10-105 m3 (chembe ya anga ina karibu asilimia mia moja ya utupu wa quantum). Kulingana na maarifa ya kisasa, utupu kama huo unahakikisha utulivu wa atomi. Ikiwa fahamu pia inategemea utupu wa quantum, inaweza kuathiri mali ya suala.

Uwepo wa mikrotubuli katika dhana ya Penrose-Hameroff hurekebisha muda wa nafasi ndani ya nchi. Yeye "anajua" kwamba sisi ni, na anaweza kutuathiri kwa kubadilisha hali ya quantum katika microtubules. Kutokana na hili, hitimisho la kigeni linaweza kutolewa. Kwa mfano, vile mabadiliko yote katika muundo wa jambo katika sehemu yetu ya muda wa nafasi, yanayotolewa na fahamu, bila kuchelewa kwa wakati, yanaweza kurekodiwa kinadharia katika sehemu yoyote ya muda wa nafasi, kwa mfano, katika galaksi nyingine.

Hameroff anaonekana katika mahojiano mengi na waandishi wa habari. nadharia ya panpsychismkulingana na dhana kwamba kuna aina fulani ya ufahamu katika kila kitu kinachozunguka. Huu ni mtazamo wa zamani uliorejeshwa katika karne ya XNUMX na Spinoza. Dhana nyingine inayotokana ni panprotopsychizm - Mwanafalsafa David Chalmers alitambulishwa. Alilitunga kama jina la dhana kwamba kuna kiumbe "kigumu", kinachoweza kufahamu, lakini tu kuwa na ufahamu wa kweli kinapowashwa au kugawanywa. Kwa mfano, wakati huluki zinazozingatia protoconscious zinapowezeshwa au kufikiwa na ubongo, huwa na ufahamu na kuboresha michakato ya neva kwa uzoefu. Kulingana na Hameroff, vyombo vya panprotopsychic siku moja vinaweza kuelezewa katika suala la fizikia ya msingi kwa ulimwengu (3).

Maporomoko madogo na makubwa

Roger Penrose, kwa upande wake, kwa kuzingatia nadharia ya Kurt Gödel, inathibitisha kwamba baadhi ya matendo yanayofanywa na akili hayahesabiki. Inaonyesha kwamba huwezi kueleza mawazo ya binadamu kwa njia ya algorithm, na kueleza kutoweza kufikiwa huku, inabidi uangalie kuporomoka kwa kazi ya wimbi la quantum na mvuto wa quantum. Miaka michache iliyopita, Penrose alijiuliza ikiwa kunaweza kuwa na ongezeko la juu la niuroni zilizochajiwa au zilizotolewa. Alifikiri kwamba neuroni inaweza kuwa sawa na kompyuta ya quantum katika ubongo. Bits katika kompyuta ya classical daima "imewashwa" au "kuzima", "sifuri" au "moja". Kwa upande mwingine, kompyuta za quantum hufanya kazi na qubits, ambayo inaweza wakati huo huo kuwa katika nafasi ya juu ya "zero" na "moja".

Penrose anaamini hivyo wingi ni sawa na mkunjo wa muda wa angani. Inatosha kufikiria wakati wa nafasi katika fomu iliyorahisishwa kama karatasi ya pande mbili. Vipimo vyote vitatu vya anga vimebanwa kwenye mhimili wa x, huku muda ukipangwa kwenye mhimili wa y. Misa katika nafasi moja ni ukurasa uliopinda kuelekea upande mmoja, na wingi katika nafasi nyingine umepinda upande mwingine. Jambo la msingi ni kwamba wingi, nafasi, au hali inalingana na mkunjo fulani katika jiometri ya msingi ya muda wa anga ambayo hutambulisha ulimwengu kwa kiwango kidogo sana. Kwa hivyo, misa fulani katika nafasi ya juu ina maana ya mkunjo katika pande mbili au zaidi kwa wakati mmoja, ambayo ni sawa na Bubble, bulge, au kujitenga katika jiometri ya muda wa nafasi. Kulingana na nadharia ya ulimwengu-nyingi, hili linapotokea, ulimwengu mpya kabisa unaweza kutokea—kurasa za wakati wa anga hutofautiana na kufunuliwa kila moja.

Penrose anakubaliana kwa kiasi fulani na maono haya. Hata hivyo, ana hakika kwamba Bubble haina msimamo, yaani, inaanguka katika ulimwengu mmoja au mwingine baada ya muda fulani, ambayo ni katika uhusiano fulani na kiwango cha kujitenga au ukubwa wa muda wa nafasi ya Bubble. Kwa hivyo, hakuna haja ya kukubali ulimwengu mwingi, lakini ni maeneo madogo tu ambayo ulimwengu wetu umegawanyika. Kutumia kanuni ya kutokuwa na uhakika, mwanafizikia aligundua kuwa utengano mkubwa utaanguka haraka, na ndogo polepole. Kwa hiyo molekuli ndogo, kama vile atomi, inaweza kubaki katika nafasi ya juu kwa muda mrefu sana, tuseme miaka milioni 10. Lakini kiumbe kikubwa kama paka ya kilo moja inaweza tu kukaa katika nafasi ya juu kwa sekunde 10-37, kwa hivyo hatuoni paka katika nafasi ya juu.

Tunajua kwamba michakato ya ubongo hudumu kutoka makumi hadi mamia ya milliseconds. Kwa mfano, na oscillations na mzunguko wa 40 Hz, muda wao, yaani, muda, ni 25 milliseconds. Rhythm ya alpha kwenye electroencephalogram ni milliseconds 100. Kiwango hiki cha wakati kinahitaji nanograms za wingi katika nafasi ya juu. Katika kesi ya microtubules katika nafasi ya juu, tubulini bilioni 120 zingehitajika, i.e. idadi yao ni 20 XNUMX. nyuroni, ambayo ni idadi inayofaa ya niuroni kwa matukio ya kiakili.

Wanasayansi wanaelezea kile kidhahania kinaweza kutokea wakati wa tukio la fahamu. Kompyuta ya quantum hufanyika kwenye tubulins na husababisha kuanguka kulingana na mfano wa kupunguza Roger Penrose. Kila mporomoko huunda msingi wa muundo mpya wa usanidi wa tubulini, ambao nao huamua jinsi tubulini hudhibiti utendaji wa seli kwenye sinepsi, n.k. Lakini mporomoko wowote wa aina hii pia hupanga upya jiometri ya msingi ya muda wa nafasi na kufungua ufikiaji au kuwezesha huluki. iliyoingizwa katika kiwango hiki.

Penrose na Hameroff walitaja mtindo wao kupunguzwa kwa malengo (Orch-OR-) kwa sababu kuna mzunguko wa maoni kati ya biolojia na "maelewano" au "muundo" wa kushuka kwa thamani kwa kiasi. Kwa maoni yao, kuna awamu mbadala za kutengwa na mawasiliano zinazofafanuliwa na hali ya gelation ndani ya saitoplazimu inayozunguka microtubules, inayotokea takriban kila milliseconds 25. Mlolongo wa haya "matukio ya fahamu" husababisha kuundwa kwa mkondo wetu wa fahamu. Tunaiona kama mwendelezo, kama vile filamu inavyoonekana kuwa endelevu, ingawa inasalia kuwa mfululizo wa fremu tofauti.

Au labda hata chini

Walakini, wanafizikia walikuwa na shaka juu ya nadharia za ubongo wa quantum. Hata chini ya hali ya kilio cha maabara, kudumisha mshikamano wa majimbo ya quantum kwa muda mrefu kuliko sehemu za sekunde ni shida kubwa. Vipi kuhusu tishu za ubongo zenye joto na unyevu?

Hameroff anaamini kwamba ili kuzuia mshikamano kutokana na athari za mazingira, quantum superposition lazima kubaki pekee. Inaonekana zaidi kuwa kutengwa kunaweza kutokea ndani ya seli kwenye saitoplazimuambapo, kwa mfano, gelation iliyotajwa tayari karibu na microtubules inaweza kuwalinda. Kwa kuongezea, mikrotubuli ni ndogo sana kuliko niuroni na imeunganishwa kimuundo kama fuwele. Kiwango cha saizi ni muhimu kwa sababu inadhaniwa kuwa chembe ndogo, kama vile elektroni, inaweza kuwa katika sehemu mbili kwa wakati mmoja. Kadiri kitu kikubwa kinavyokuwa, ndivyo inavyokuwa vigumu kwenye maabara kukifanya kifanye kazi katika sehemu mbili kwa wakati mmoja.

Hata hivyo, kulingana na Matthew Fisher wa Chuo Kikuu cha California huko Santa Barbara, aliyenukuliwa katika makala hiyohiyo ya Desemba New Scientist, tunayo nafasi ya kutatua tatizo la upatanisho ikiwa tu tutashuka kufikia kiwango cha juu. mizunguko ya atomiki. Hasa, hii ina maana ya spin katika nuclei ya atomiki ya fosforasi, inayopatikana katika molekuli za misombo ya kemikali muhimu kwa utendaji wa ubongo. Fisher alitambua miitikio fulani ya kemikali katika ubongo ambayo kinadharia huzalisha ioni za fosfeti katika hali zilizochanganyikiwa. Roger Penrose mwenyewe alipata uchunguzi huu wa kuahidi, ingawa bado anapendelea nadharia ya microtubule.

4. Akili ya bandia - maono

Nadharia juu ya msingi wa fahamu wa quantum ina athari za kuvutia kwa matarajio ya maendeleo ya akili ya bandia. Kwa maoni yao, hatuna nafasi ya kujenga AI ya kweli (4) kulingana na teknolojia ya classical, silicon na transistor. Kompyuta za quantum pekee - sio za sasa au hata kizazi kijacho - zitafungua njia ya "halisi", au fahamu, ubongo wa synthetic.