Tra la coscienza umana e la fisica quantistica c'è uno strano rapporto

Nessuno capisce cosa sia la coscienza e come funziona. Nessuno capisce e . Se questo può essere più di una semplice coincidenza? «Non riesco a individuare il vero problema, quindi il sospetto che il vero problema non c'è, ma non sono sicuro, che non c'è nessun problema vero». Il fisico americano Richard Feynman ha detto questo sui misteriosi paradossi della meccanica quantistica. Oggi questa teoria fisica usano per descrivere nei minimi degli oggetti dell'Universo. Ma allo stesso modo si potrebbe dire di confusione problema di coscienza.

Alcuni scienziati pensano che sappiamo già la coscienza o che è solo un'illusione. Ma molti altri sembra che ci siamo nemmeno lontanamente vicini alla realtà della coscienza.

Un puzzle di Lunga durata sotto il nome di «coscienza» ha portato anche al fatto che alcuni studiosi hanno cercato di spiegare con la fisica quantistica. Ma il loro impegno è stato accolto con una buona dose di scetticismo, e questo non è sorprendente: sembra irragionevole spiegare il mistero con l'aiuto di un altro.

Ma tali idee non è mai assurda e .

Da un lato, con grande dispiacere di fisici, mente all'inizio si rifiuta di comprendere precedente teoria quantistica. Inoltre, i computer quantistici, secondo le previsioni, saranno capaci di fare queste cose, alle quali non sono in grado di normali computer. Questo ci ricorda che il nostro cervello è ancora capace di gesta, non sono disponibili per l'intelligenza artificiale. «Quantico di coscienza» ampiamente deriso come mistica è una sciocchezza, ma nessuno è stato in grado di finalmente dissipare.

La meccanica Quantistica — la migliore teoria che abbiamo, capace di descrivere il mondo a livello di atomi e particelle subatomiche. Forse il più famoso dei suoi misteri è il fatto che il risultato di un esperimento quantistico può variare a seconda che decidiamo noi di misurare le proprietà coinvolte in esso particelle o no.

Quando i pionieri della teoria quantistica per la prima volta scoperto questo «effetto osservatore», che si turbarono non è uno scherzo. Sembrava che mina l'ipotesi che sta alla base di tutta la scienza: che da qualche parte là fuori c'è il mondo oggettivo, indipendente da noi. Se il mondo è davvero si comporta indipendentemente da come o se siamo di fronte a esso, il che significherebbe la «realtà» in realtà?

Alcuni scienziati sono stati costretti a concludere che l'obiettività è un'illusione, e che la coscienza deve giocare un ruolo attivo nella teoria quantistica. Altri semplicemente non hanno visto alcun buon senso. Ad esempio, Albert Einstein era contrariato: non c'è la Luna, solo quando si è in lei.

Oggi, alcuni di fisica sospetto che non si tratta del fatto che la coscienza pregiudica la meccanica quantistica... e che è apparso, grazie a lei. Essi ritengono che la teoria quantistica può avere bisogno di noi per capire come funziona il cervello. Se può essere una cosa, che come quantistici gli oggetti possono trovarsi in due posti contemporaneamente, e quantistico del cervello può anche avere in mente due cose si escludono a vicenda?

Queste idee suscitare polemiche. Può essere che la fisica quantistica non ha a che fare con il lavoro della coscienza. Ma almeno dimostrano che strana la teoria quantistica ci spinge a pensare a cose strane.

Meglio la meccanica quantistica si fa strada nella coscienza dell'uomo attraverso l'esperimento con doppia fenditura. Immaginate un fascio di luce che cade su uno schermo con due ravvicinate paralleli fessure. La parte di luce che passa attraverso le fessure e cade su un altro schermo.

è Possibile presentare la luce come un'onda. Quando le onde passano attraverso due fessure, come in un esperimento, si trovano ad affrontare — interferiscono tra di loro. Se li picchi coincidono, si rafforzano a vicenda, che si traduce in una serie in bianco e nero strisce di luce sul secondo schermo nero.

Questo esperimento è stato utilizzato per mostrare onda la natura della luce, più di 200 anni, finché non è arrivata la teoria quantistica. Poi l'esperimento con doppia fessura condotto con quantistici particelle — elettroni. Si tratta di piccole particelle cariche, i componenti dell'atomo. Inspiegabilmente, ma queste particelle possono comportarsi come un'onda. Cioè, essi sono diffrazione, quando il flusso di particelle passa attraverso due fessure, producendo la figura di interferenza.

Si supponga Ora che la quantistica le particelle passano attraverso le fessure uno dopo l'altro e il loro arrivo alla schermata sarà anche osservare passo dopo passo. Ora non c'è niente di ovvio, che ci obbligherebbe particella interferire sulla sua strada. Ma il quadro penetrazione di particelle sarà ancora dimostrare interferenziale strisce.

Tutto indica che ogni particella contemporaneamente passa attraverso le due fessure e интерферирует con se stessa. È una combinazione dei due modi è noto come uno stato di sovrapposizione.

Ma che strano.

Se posizionare il rivelatore in una delle fessure o per lei, si potrebbe scoprire che passa attraverso di esso le particelle o no. Ma in questo caso l'interferenza scompare. Il semplice fatto percorso di osservazione di particelle — anche se questa osservazione non deve interferire con il movimento delle particelle — cambia il risultato.

Il Fisico Pascual Jordan, che ha lavorato con quantum guru Niels Bohr a Copenaghen nel 1920, ha spiegato in questo modo: «Sorveglianza non solo violano ciò che deve essere misurato, lo definiscono... invitiamo quantistica di una particella di scegliere una posizione». In altre parole, il Jordaan dice che «stiamo producendo i risultati delle misurazioni».

Se è così, la realtà oggettiva si può semplicemente buttare fuori dalla finestra.

Ma le stranezze non finiscono qui.

Se la natura cambia il suo comportamento a seconda che guardiamo o no, potremmo cercare di circondare la suaintorno al dito. Per questo abbiamo potuto misurare, quale strada ha scelto particella, passando attraverso la doppia fessura, ma solo dopo che, come svolgerà attraverso di essa. A quel tempo aveva già deve «decidere», passare attraverso un modo o attraverso entrambi.

Tenere un esperimento nel 1970 ha proposto il fisico americano John Wheeler, e nei prossimi dieci anni l'esperimento con «repressa scelta» condotto. Esso utilizza metodi di misurazione intelligenti modi particelle quantistiche (di solito, particelle di luce — fotoni) dopo che scelgono un modo o sovrapposizione dei due.

Si è Scoperto che, come previsto Boro, non c'è alcuna differenza, tratteniamo noi di misura o no. Finché misuriamo il percorso del fotone prima di cadere e la registrazione nel rivelatore, l'interferenza di no. L'impressione è che la natura «sa», non solo quando ci teniamo d'occhio, ma quando abbiamo intenzione di leva.

Eugene Wigner

Ogni volta che in questi esperimenti apriamo un percorso quantistico di una particella, la sua nuvola di percorsi possibili «compresso» in un ben definito stato. Inoltre, l'esperimento con un ritardo presuppone che l'atto stesso di sorveglianza, senza alcun intervento fisico, causata da una dimensione, può essere causa di un collasso. Questo significa che il vero crollo si verifica solo quando il risultato della misurazione raggiunge la nostra coscienza?

Questa possibilità proposto nel 1930 il fisico ungherese Eugene Wigner. «Ne consegue che la descrizione quantistica interesse è sotto l'influenza di esperienze, entrano nella mia mente», ha scritto. «Solipsismo può essere logicamente coerente con la meccanica quantistica».

Carraio anche забавляла l'idea che la presenza di esseri viventi, in grado di «osservare», ha trasformato quello che era stato in precedenza un sacco di possibili quantistici passato, in una specifica storia. In questo senso, dice Wheeler, noi diventiamo partecipi dell'evoluzione dell'Universo fin dal suo inizio. Secondo lui, viviamo in un «соучастной dell'universo».

La Fisica ancora non in grado di scegliere la migliore interpretazione di questi esperimenti quantistici, e in una certa misura, il diritto di questo è disponibile anche per voi. Ma, in un modo o nell'altro, il sottotesto è evidente: la coscienza e la meccanica quantistica in qualche modo collegati.

A Partire dal 1980, il fisico inglese Roger Penrose ha suggerito che questo legame può lavorare in un'altra direzione. Ha detto che non importa, influisce sulla coscienza la meccanica quantistica o forse no, la meccanica quantistica è coinvolto nella mente.

Fisico e matematico Roger Penrose

E ancora Penrose ha chiesto: che, se nel nostro cervello ci sono strutture molecolari, in grado di cambiare il suo stato, in risposta a un evento quantico? Se queste strutture di accettare uno stato di sovrapposizione, come le particelle in un esperimento con doppia fenditura? Possono questi sovrapposizione quantistica poi mostrare in che modo i neuroni comunicano tramite segnali elettrici?

Può essere, detto Penrose, la nostra capacità di mantenere, apparentemente incompatibili stati mentali non sono il capriccio di percezione, ma un vero e proprio effetto quantistico?

Alla fine, il cervello umano, sembra in grado di gestire i processi cognitivi che sono ancora opportunità di gran lunga superiori digitali macchine di calcolo. Forse, siamo anche in grado di eseguire le attività di calcolo, che non è possibile eseguire i normali computer che utilizzano la classica logica digitale.

Penrose per la prima volta ha suggerito che effetti quantistici sono presenti nella mente umana, in un libro del 1989 ‘The Emperor's New Mind’. Principale sua idea è diventata «orchestrata oggettiva riduzione». Oggettiva riduzione, secondo Penrose, significa che il crollo interferenza quantistica e la sovrapposizione è il vero un processo fisico, se лопающийся bolla.

Orchestrata oggettiva riduzione si basa su ipotesi di Penrose che la gravità, che colpisce gli oggetti di uso quotidiano, sedie o di un pianeta, non dimostra effetti quantistici. Penrose ritiene che la sovrapposizione quantistica diventa impossibile per gli oggetti più atomi, perché il loro effetto gravitazionale in questo caso, avrebbe portato alla esistenza di due versioni non compatibili spazio-tempo.

Sopra Penrose ha sviluppato questa idea con un medico americano Stuart Хамероффом. Nel suo libro «Ombre della mente» (1994) ha suggerito che le strutture coinvolte in questo quantistico conoscenza, possono essere filamenti proteici — microtubuli. Sono disponibili nella maggior parte delle nostre cellule, tra cui neuroni del cervello. Penrose e Хамерофф ha affermato che nel processo di fluttuazione i microtubuli possono accettare lo stato di sovrapposizione quantistica.

Ma non c'è nulla a sostegno di ciò che è possibile.

Ipotizzato che l'idea di quantistici суперпозиций in microtubuli supporteranno gli esperimenti proposti nel 2013, ma in realtà in questi studi non si è parlato di effetti quantistici. Inoltre, la maggior parte dei ricercatori ritengono che l'idea di оркестрованных oggettivi редукций era развенчана la ricerca, pubblicata nel 2000. Il fisico Max Тегмарк ha calcolato che la sovrapposizione quantistica di molecole coinvolte in segnali neurali, non sarà in grado di vivere anche momenti di tempo necessario per la trasmissione del segnale.

Effetti Quantistici, tra cui la sovrapposizione, sono molto fragili e vengono distrutti nel processo cosiddetto di decoerenza. È un processo guidato dalle interazioni quantistico di un oggetto con il suo ambiente, perché il suo «квантовость» scorre via.

Decoerenza, come pensavano, devecolatura estremamente veloce caldi e ambienti umidi, come le cellule viventi.

I segnali Neurali — si tratta di impulsi elettrici, causati dal passaggio elettricamente atomi attraverso le pareti delle cellule nervose. Se uno di questi atomi è in sovrapposizione, e poi incontrato il neurone, Тегмарк ha rivelato che la sovrapposizione deve disintegrarsi in meno di un miliardesimo di miliardesimo di secondo. Per neurone ha emesso un segnale di, avrebbe bisogno di diecimila miliardi di volte più tempo.

Ecco perché le idee su effetti quantistici nel cervello non è testato scettici.

Ma Penrose inesorabilmente insiste sull'ipotesi OER. E nonostante la previsione ultraveloce decoerenza Тегмарка in celle, altri scienziati hanno trovato le manifestazioni di effetti quantistici di esseri viventi. Alcuni sostengono che la meccanica quantistica viene utilizzato dagli uccelli migratori che utilizzano la navigazione magnetica, e le piante verdi, quando utilizzano la luce solare per la produzione di zucchero nel processo di fotosintesi.

Con tutto questo, l'idea che il cervello può utilizzare quantistica trucchi, si rifiuta di uscire definitivamente. Perché in suo favore trovato un altro argomento.

se il fosforo mantenere lo stato quantico?

In uno studio 2015 fisico Matthew Fisher dell'università della California a Santa Barbara, ha affermato che il cervello può contenere molecole, in grado di sopportare le più potenti di sovrapposizione quantistica. In particolare, egli ritiene che i nuclei degli atomi di fosforo possono avere una tale capacità. Gli atomi di fosforo sono presenti nelle cellule viventi ovunque. Essi assumono spesso la forma di ioni fosfato, in cui un atomo di fosforo si collega con quattro atomi di ossigeno.

Tali ioni sono l'unità di base di energia nelle cellule. La maggior parte dell'energia delle cellule è memorizzato in molecole di ATP, che contengono una sequenza di tre gruppi fosfato, collegati con una molecola organica. Quando uno dei fosfati è tagliato, si sprigiona l'energia che viene utilizzata dalla cellula.

Le cellule hanno molecolari macchine per il montaggio di ioni fosfato nel gruppo e per la loro scissione. Fisher ha proposto uno schema, in cui due ione fosfato possono essere collocati in una sovrapposizione di un certo tipo: in uno stato confusionale.

Motori di fosforo sono proprietà quantistica — spin — che li rende simili a piccoli magneti con i pali che indicano in determinate direzioni. In uno stato confusionale spin di un nucleo di fosforo dipende da un altro. In altre parole, un groviglio di stato è stato di sovrapposizione con la partecipazione di più di un quantistica le particelle.

Fisher dice che quantistica meccanica il comportamento di questi spin nucleari può resistere decoerenza. È d'accordo con Тегмарком che quantici di vibrazione, di cui abbiamo parlato Penrose e Хамерофф, saranno fortemente dipendenti dal loro ambiente e «декогерировать quasi subito». Ma la schiena core non tanto interagiscono con il loro ambiente.

E ancora quantico comportamento giri core fosforo deve essere «protetto» dalla decoerenza.

particelle quantistiche possono essere diversi spin

Questo può accadere, dice Fisher, se gli atomi di fosforo saranno inseriti in strutture più grandi, che si riferiscono a come «le molecole di Posner». Essi rappresentano un cluster di sei fosfato di ioni in combinazione con nove gli ioni di calcio. Ci sono alcune indicazioni che tali molecole possono essere in cellule viventi, ma fino a quando non sono molto convincenti.

In molecole di Posner, dice Fisher, schiena fosforo possono resistere decoerenza per un giorno o giù di lì, anche in cellule viventi. Di conseguenza, possono influenzare il funzionamento del cervello.

L'Idea è che le molecole di Posner possono essere assorbiti i neuroni. Una volta all'interno, le molecole si attiva il segnale di un altro neurone, decadente e rilasciando ioni calcio. A causa di confusione in molecole di Posner, due di questi segnali possono essere confuse a sua volta: in un certo senso, questo sarà sovrapposizione quantistica «pensieri». «Se quantistica trattamento nucleari gira sulla realtà presente nel cervello, sarebbe stata estremamente comune, che sta sempre», dice Fisher.

Per la Prima volta questa idea è venuta a lui in testa, quando stava riflettendo sulla malattia mentale.

Capsula di carbonato di litio

«la Mia introduzione alla biochimica del cervello è iniziato quando ho deciso di tre-quattro anni fa esplorare, come e perché lo ione del litio ha così radicale effetto nel trattamento di malattie mentali», dice Fisher.

Batterie al Litio farmaci sono ampiamente utilizzati per il trattamento del disturbo bipolare. Funzionano, ma in realtà nessuno sa perché.

«non Ho cercato quantico spiegazione, dice Fisher. Ma poi mi sono imbattuto in un lavoro, in cui è descritto, che farmaci litio hanno un effetto diverso sul comportamento di ratti a seconda di quale forma — o «isotopo» — litio utilizzata.

All'Inizio questo ha sconcertato gli scienziati. Dal punto di vista chimico, gli isotopi differenti si comportano quasi la stessa, quindi se li funzionato come un normale farmaco, isotopi dovevano avere lo stesso effetto.

le cellule Nervose sono associati con le sinapsi

Ma Fisher ha capito che i nuclei degli atomi diversi isotopi del litio possono avere una varietà di schiena. Questa proprietà quantistica può influenzare il modo in cui agiscono i farmaci a base di litio. Ad esempio, se li sostituisce il calcio in molecole di Posner, schiena al litio possono avere l'effetto di atomi di fosforo e di ostacolare la loro intricata.

Se questo è vero, può spiegare perché li può trattare il disturbo bipolare.

A questo punto l'ipotesi di Fisher non è più intrigante l'idea. Ma ci sono diversi modi per farlo controllare. Ad esempio, che la schiena di fosforo nelle molecole Posner possono salvare coerenza quantistica per un lungo periodo di tempo. Questo Fisher e prevede di verificare ulteriormente.

Eppure egli teme di essere vincolato con precedenti concetti di «quantistico coscienza», che crede nella migliore delle ipotesi speculative.

la Coscienza profonda del mistero

La Fisica non amano trovarsi all'interno delle sue stesse teorie. Molti di loro sperano che la coscienza e il cervello sarà possibile estrarre dalla teoria quantistica, e può, e viceversa. Ma perché non sappiamo che cosa è la coscienza, per non parlare del fatto che non abbiamo una teoria, che lo descrive.

Inoltre, di tanto in tanto suonano esclamazioni, che la meccanica quantistica ci permetterà di padroneggiare la telepatia e la telecinesi (e anche se da qualche parte in profondità di concetti può essere così, la gente capisce tutto troppo alla lettera). Quindi niente di fisica temono di menzionare la parola «quantistico» e «coscienza» nella stessa frase.

Nel 2016 Adrian Kent dell'università di Cambridge nel regno unito, uno dei più stimati «quantistici filosofi», ha suggerito che la coscienza può cambiare il comportamento di sistemi quantistici sottile, ma è scopribile. Kent molto cauto nelle sue dichiarazioni. «Non vi è una forte ragione di credere che la teoria quantistica è una buona teoria, da cui è possibile estrarre una teoria della coscienza, o che i problemi della teoria quantistica deve intersecarsi con il problema della coscienza», ammette.

Ma aggiunge che non è chiaro, come si può dedurre descrizione coscienza, basata esclusivamente su доквантовой fisica, come descrivere tutte le sue proprietà e caratteristiche.

non capiamo come funzionano i pensieri

Uno particolarmente esilarante la questione — come la nostra mente cosciente può sperimentare sensazioni uniche come il rosso colore o odore di frittura di carne. Se non si contano le persone con disabilità visive, tutti sappiamo che come un rosso, ma non è in grado di trasmettere questa sensazione, ma in fisica non c'è nulla che possa dirci che sembra.

I Sentimenti come questi sono chiamati «qualia». Noi li percepiamo come uniformi proprietà del mondo esterno, ma in realtà sono prodotti della nostra coscienza — e ' difficile da spiegare. Nel 1995 il filosofo David Chalmers ha definito «grave problema» della coscienza.

«Qualsiasi avviso la catena sul rapporto della coscienza con la fisica porta a gravi problemi», dice Kent.

Questo lo ha indotto a supporre che «potremmo fare qualche progresso nella comprensione dell'evoluzione della coscienza, se commette (almeno appena fatto), che la coscienza cambia quantistici di probabilità».

In Altre parole, il cervello può davvero influenzare i risultati delle misure.

Da questo punto di vista, non definisce «ciò che è reale». Ma può influenzare la probabilità che ciascuna delle possibili realtà, imposti la meccanica quantistica, sarà osservato. Questo non può prevedere anche la stessa teoria quantistica. E Kent ritiene che potremmo cercare tali manifestazioni sperimentalmente. Anche tranquillamente valuta la possibilità di trovare loro.

«direi con un 15% di certezza che la coscienza provoca deviazioni dalla teoria quantistica; e ancora 3-tasso di interesse — che abbiamo sperimentalmente conferma di ciò, nei prossimi 50 anni», dice.

Se questo accade, il mondo non sarà più lo stesso. E per questo vale la pena di esplorare.