誰が詳しいですか？ 私たち、それとも時空?

形而上学？ 多くの科学者は、心と記憶の量子的性質に関する仮説が、このよく知られた非科学的な領域に属しているのではないかと恐れています。 一方、科学ではないにしても、超自然的な説明の探求ではなく、量子的ではあるが物理的な意識の基礎の探求とは何だろうか?

1. 微小管 - 可視化

New Scientist の XNUMX 月号から引用すると、アリゾナ州の麻酔科医スチュアート・ハメロフは何年も前から次のように言っています。 微小管 - チューブリンタンパク質の重合の結果として形成され、神経細胞を含む細胞を形成する細胞骨格として機能する直径 20-27 nm の繊維構造 (1) - に存在する 量子の「重ね合わせ」これにより、同時に XNUMX つの異なるフォームを持つことができます。 これらの各フォームには、一定量の情報が関連付けられています。 キュビット、この場合、このシステムの古典的な理解から見えるよりも XNUMX 倍の量のデータを保存します。 これに現象を加えると キュービットもつれ、すなわち近接していない粒子の相互作用は、 量子コンピューターとしての脳の機能のモデル有名な物理学者ロジャー・ペンローズによって記述されました。 ハメロフも彼と協力して、脳の並外れた速度、柔軟性、多用途性を説明しました。

2. スチュアート・ハメロフとロジャー・ペンローズ

プランクの測定の世界

量子心の理論の支持者によると、意識の問題はプランクスケールの時空の構造と関連しています。 これは、90世紀初頭の研究で、前述の科学者であるペンローズとハメロフ（2）によって初めて指摘されました。 彼らによると、 意識の量子論を受け入れたいのなら、量子プロセスが起こる空間を選ばなければなりません。 それは脳である可能性があります-量子論の観点からは、想像を絶するほど小さなスケールで独自の内部構造を持つ10次元時空であり、35〜XNUMXメートルのオーダーです。 (プランク長)。 そのような距離では、時空はスポンジに似ており、その泡には体積があります

10-105 m3 (原子は空間的にほぼ XNUMX% の量子真空で構成されています)。 現代の知識によれば、そのような真空は原子の安定性を保証します。 意識も量子真空に基づいている場合、物質の特性に影響を与えることができます。

ペンローズ・ハメロフ仮説における微小管の存在は、時空間を局所的に修正します。 彼女は私たちが存在し、微小管の量子状態を変化させることで私たちに影響を与えることができることを「知っています」。 このことから、エキゾチックな結論を導き出すことができます。 たとえば、 時空の私たちの部分における物質の構造のすべての変化は、意識によって時間の遅延なしに生成され、理論的には時空の任意の部分、たとえば別の銀河に記録できます。

ハメロフは多くの記者会見に登場します。 汎心論あなたの周りのすべてにある種の意識があるという仮定に基づいています。 これはスピノザが８世紀に復元した古図です。 もう一つの派生概念は パンプロトサイキズム - 哲学者 David Chalmers が紹介されました。 彼はそれを「あいまいな」存在があり、潜在的に意識的であるが、それが活性化または分割されたときにのみ真に意識的になるという概念の名前として造語しました. たとえば、原意識エンティティが脳によって活性化またはアクセスされると、それらは意識的になり、経験によって神経プロセスを豊かにします。 ハメロフによれば、汎原精神的実体は、いつの日か、宇宙の基礎となる物理学の観点から説明されるかもしれません (3)。

大小の崩壊

次に、ロジャー・ペンローズは、カート・ゲーデルの理論に基づいて、心が実行するいくつかの行動が計り知れないことを証明しています. ことを示します 人間の思考をアルゴリズムで説明することはできず、その計算不可能性を説明するには、量子波動関数と量子重力の崩壊を見なければなりません。 数年前、ペンローズは、充電または放電されたニューロンの量子重ね合わせが存在する可能性があるかどうか疑問に思いました。 彼は、ニューロンが脳内の量子コンピューターと同等になる可能性があると考えました。 古典的なコンピューターのビットは、常に「オン」または「オフ」、「ゼロ」または「XNUMX」です。 一方、量子コンピューターは、同時に「ゼロ」と「XNUMX」の重ね合わせ状態になることができるキュービットで動作します。

ペンローズはそう信じている 質量は時空の曲率に等しい. 時空を XNUMX 次元の紙として単純化した形で想像するだけで十分です。 XNUMX つの空間次元すべてが x 軸で圧縮され、時間は y 軸でプロットされます。ある位置にある質量は XNUMX つの方向に湾曲したページであり、別の位置にある質量は反対方向に湾曲しています。 ポイントは、質量、位置、または状態が、非常に小さなスケールで宇宙を特徴付ける時空の基本的なジオメトリの特定の曲率に対応するということです。 このように、重なり合った質量とは、同時に XNUMX つ以上の方向の曲率を意味し、時空幾何学におけるバブル、バルジ、または分離に相当します。 多世界理論によれば、これが起こると、まったく新しい宇宙が誕生する可能性があります。

ペンローズは、このビジョンにある程度同意します。 しかし、彼はバブルが不安定であると確信しています。つまり、バブルの時空の大きさや分離の規模に関係する一定時間後に崩壊するということです。 したがって、多くの世界を受け入れる必要はありませんが、私たちの宇宙が引き裂かれた小さな領域だけを受け入れる必要があります。 不確実性原理を使用して、物理学者は、大きな分離はすぐに崩壊し、小さな分離はゆっくりと崩壊することを発見しました。 そう 原子などの小さな分子は、非常に長い間、たとえば 10 万年にわたって重ね合わせ状態にとどまることができます。 しかし、10kg の猫のような大きな生き物は 37 ～ XNUMX 秒しか重ならないので、重なっている猫はあまり見かけません。

私たちは、脳のプロセスが数十から数百ミリ秒続くことを知っています。 たとえば、周波数が 40 Hz の振動の場合、その持続時間、つまり間隔は 25 ミリ秒です。 脳波のアルファリズムは 100 ミリ秒です。 この時間スケールでは、重ね合わせに質量ナノグラムが必要です。 重ね合わせた微小管の場合、120 億個のチューブリンが必要になります。つまり、その数は 20 XNUMXです。 これは、サイキック イベントに適したニューロン数です。

科学者は、意識的な出来事の過程で仮説的に起こり得ることを説明しています。 量子コンピューティングはチューブリンで行われ、ロジャー ペンローズの還元モデルに従って崩壊に至ります。 それぞれの崩壊は、チューブリン構成の新しいパターンの基礎を形成し、それがチューブリンがシナプスなどで細胞機能を制御する方法を決定します。このレベルで組み込まれています。

ペンローズとハメロフはモデルに名前を付けました 構成された目的の削減 (Orch-OR-) 生物学と量子ゆらぎの「調和」または「構成」との間にフィードバック ループがあるためです。 彼らの意見では、 約 25 ミリ秒ごとに発生する、微小管を取り囲む細胞質内のゲル化状態によって定義される代替の分離フェーズと通信フェーズがあります。 これらの「意識的な出来事」の連続が、私たちの意識の流れの形成につながります。 映画が連続しているように見えるのと同じように、映画は一連の別々のフレームのままですが、私たちはそれを連続性として体験します。

それとももっと低いかもしれません

しかし、物理学者は量子脳仮説に懐疑的でした。 実験室の極低温条件下でさえ、量子状態のコヒーレンスを数分の一秒よりも長く維持することは大きな問題です。 暖かく湿った脳組織はどうですか？

ハメロフは、環境の影響によるデコヒーレンスを避けるために、 量子重ね合わせは孤立したままでなければならない. 孤立する可能性の方が高いと思われる 細胞質内の細胞内たとえば、前述の微小管周囲のゲル化が微小管を保護します。 また、微小管はニューロンよりもはるかに小さく、結晶のように構造的につながっています。 電子などの小さな粒子は同時に XNUMX つの場所に存在できると想定されるため、サイズ スケールは重要です。 何かが大きくなればなるほど、ラボで同時に XNUMX つの場所で機能させることが難しくなります。

ただし、同じ XNUMX 月の New Scientist の記事で引用されている、カリフォルニア大学サンタバーバラ校のマシュー フィッシャーによると、コヒーレンス問題を解決できるのは、次のレベルまで下がった場合のみです。 原子スピン. 特に、これは、脳の機能に重要な化合物の分子に見られるリンの原子核のスピンを意味します。 フィッシャーは、絡み合った状態でリン酸イオンを理論的に生成する脳内の特定の化学反応を特定しました。 ロジャー・ペンローズ自身は、これらの観察が有望であることを発見しましたが、彼はまだ微小管仮説を支持しています.

4. 人工知能 - ビジョン

意識の量子基盤に関する仮説は、人工知能の開発の見通しに興味深い意味を持っています。 彼らの意見では、古典的なシリコンおよびトランジスタ技術に基づいて真に意識的な AI (4) を構築する可能性はありません。 現在の世代でも次世代のコンピューターでもなく、量子コンピューターだけが「本物の」、つまり意識のある合成脳への道を開くでしょう。