Произходът на съзнанието е една от най-големите мистерии на науката. Едно решение, предложено за първи път от Нобеловия лауреат и математик от Оксфорд Роджър Пенроуз и анестезиолога Стюарт Хамеров от Университета на Аризона, Тусон, приписва съзнанието на квантовите изчисления в мозъка.
Това от своя страна зависи от идеята, че гравитацията може да играе роля в това как квантовите ефекти изчезват или „колапсират“. Но поредица от експерименти в лаборатория дълбоко под планините Гран Сасо, Италия, не успяват да намерят доказателства в подкрепа на свързан с гравитацията модел на квантов колапс, подкопавайки валидността на това обяснение за съзнанието.
Резултатът е докладван в списание Physics of Life Reviews.
Фактът, че експериментът не подкрепи идеята на Пенроуз, не означава, че всички сме компютри от месо без свободна воля. Резултатът обаче прави търсенето на подходящ модел, обясняващ съзнанието, много по-голямо предизвикателство.
Въпреки че тяхната хипотеза е в периферията на физиката и биологията, въпреки това е достатъчно пълна, за да предостави на изследователите прогнози, които могат да бъдат проверени експериментално.
„Това, което ми хареса в тази теория, беше, че тя по принцип подлежи на проверка и реших да търся доказателства, които биха могли да помогнат за потвърждаването или опровергаването й“, коментира физикът Каталина Курчану (Catalina Curceanu) от Laboratori Nazionali di Frascati в Италия.
Концепцията на Пенроуз и Хамеров може да бъде тествана, но все пак се основава на планина от предположения за начина, по който физиката и неврологията функционират на фундаментално ниво.
Основно за квантовата механика е схващането, че всички частици съществуват като набор от възможности, описани от вълнова функция, освен ако по някакъв начин не са количествено определени чрез измерване.
Квантовата физика ни казва, че котките могат да бъдат едновременно и живи, и мъртви в един екстраполиран в макромащаб мисловен експеримент. Н
Едно популярно обяснение защо няма такива котки в реалността, е, че "вълновата функция" на системата - нейната квантова природа й позволява да бъде в две конфликтни състояния едновременно - е по-вероятно да "колапсира", ако е по-масивна, оставяйки я в едно конкретно състояние - състояние, да речем, мъртва или жива, но не и двете едновременно.
Този модел на колапс, свързан с гравитацията, действаща върху масивни обекти, като котки, е използван от Пенроуз и Хамеров при разработването на техния модел на съзнание, „теорията на Orch OR“ (Orchestrated Objective Reduction - теория за организирана обективна редукция) през 90-те години.
Идеята, подкрепяна от Пенроуз предполага, че кривината на пространство-времето може да благоприятства някои възможности пред други. Казано по друг начин, масата и нейното гравитационно привличане може по някакъв начин да смачкат квантовите вълни.
Микротубули. Най-ниското неврофизиологично ниво, на което се предполага, че квантовите процеси имат връзка със съзнанието, е нивото, на което се разглежда вътрешността на единичните неврони: техният цитоскелет. Той се състои от протеинови мрежи, съставени по същество от два вида структури, неврофиламенти и микротубули (вляво), които са от съществено значение за различни транспортни процеси в невроните (както и други клетки). Микротубулите са дълги полимери, обикновено изградени от 13 надлъжни α и β-тубулинови димери, подредени в тръбна решетка с външен диаметър около 25 nm (вдясно). Кредит: Kandel et al. (2000), II.4.
Квантови изчисления в мозъка
Курчану за първи път започва да се интересува от теорията на Orch OR, когато среща Пенроуз на конференция преди няколко години. Съзнанието обикновено не се свързва с квантови свойства, тъй като квантовите ефекти са крехки и трудни за поддържане дори при силно контролирани условия и ниски температури в лабораторни услови. Така че отдавна се предполагаше, че топлата и влажна среда на мозъка ще бъде твърде разрушителна, за да позволи на квантовите ефекти да оцелеят. Но Пенроуз обяснява, че той и Хамеров са идентифицирали малки структури, наречени микротубули в невроните в мозъка, които потенциално биха могли да поддържат квантови ефекти за кратки периоди - достатъчно дълго, за да извършват квантови изчисления.
Теорията на Orch OR приписва съзнанието на квантовите изчисления, организирани („оркестрирани“) от електрически трептения в тези микротубули.
В основата на теорията е идеята, че гравитацията е свързана с колапса на квантовата вълнова функция и че този колапс е по-бърз в системи с по-голяма маса. Тази концепция е разработена в редица модели от различни физици през 80-те години на миналия век. Един от тях е Лайош Диози от Изследователския център по физика "Вигнер" и в Университета Eötvös Loránd в Будапеща, Унгария, който е съавтор на новата статия с Курчану.
Пенроуз самостоятелно подхожда към тази идея няколко години по-късно и тя се превръща в ядрото на неговата и на Хамеров теория за съзнанието.
Двете теории често се обозначават с общия термин, „теорията на Диози-Пенроуз“. Но зад общото име има важна разлика, отбелязва Курчану. Подходът на Диози прогнозира, че колапсът ще бъде придружен от спонтанно излъчване на малко количество радиация, достатъчно голямо, за да бъде открито чрез авангардни експерименти.
Националната лаборатория "Гран Сасо". Кредит: Wikimedia Commons
Експерименти под земята
Подземната лаборатория на Курчану се помещава в Националната лаборатория "Гран Сасо", на 1,4 км под италианските планини Гран Сасо. Лабораторията е разположена от едната страна на 10-километровия магистрален тунел, който пресича масива Гран Сасо.
„Мястото е избрано, защото по принцип не съдържа източници на космическа радиация, което може да попречи на експеримента“, обяснява Курчану.
Експериментът използва изключително чувствителен цилиндричен детектор, не много по-голям от чаша, направен от свръхчист германий. Той е заобиколен от екран, направен от слоеве от изключително чисти олово и мед, за да го предпази от всякаква фонова радиация, идваща от скалите. След провеждането на експеримента в продължение на два месеца, екипът не измерва сигнали от спонтанни излъчвания. Това ограничава възможността за колапс, свързан с гравитацията.
През 2020 г. екипът съобщава в Nature Physics, че техният отрицателен резултат им е помогнал да изключат най-простата версия на модела на Диози-Пенроуз.
В новия си документ те изрично са изследвали последиците от тяхното откритие за теорията на съзнанието на Хамеров и Пенроуз Orch OR. След повторен анализ на най-правдоподобните сценарии, изложени от Хамеров и Пенроуз, в светлината на техните скорошни експериментални ограничения върху квантовия колапс, екипът е принуден да заключи, че почти нито един от сценариите не е правдоподобен.
„Това е първото експериментално изследване на свързания с гравитацията квантов колапс на модела на съзнанието Orch OR, което се надяваме да бъде последвано от много други“,отбелязва Курчану. "Много съм горда с нашето постижение."
Интердисциплинарни характеристики
"Наистина е вълнуващо да се свърже това, което може да се направи в лаборатория, с може би най-голямата загадка във Вселената - съзнанието", споделя Курчану.
Но не всичко е загубено за Orch Or, добавя тя. "Всъщност истинската работа е само в началото".
Всъщност оригиналният модел на колапс на Пенроуз, за разлика от този на Диози, не е прогнозирал спонтанно излъчване, така че не е изключен. Новият документ също така накратко обсъжда как реалистично може да бъде модифициран модел на колапс, свързан с гравитацията.
„Подобен преработен модел, по който работим в рамките на проекта може да остави отворена вратата за теорията на Orch OR“, подчертава Курчану.
Междувременно екипът се подготвя да тества тези усъвършенствани нови модели на колапс, за да проучи допълнително техните последици за модела Orch OR.
Справка: Maaneli Derakhshani et al, At the crossroad of the search for spontaneous radiation and the Orch OR consciousness theory, Physics of Life Reviews (2022). DOI: 10.1016/j.plrev.2022.05.004
Източник: Collapsing a leading theory for the quantum origin of consciousness
Foundational Questions Institute
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари