Quem está por dentro? Nós ou o espaço-tempo?
Metafísica? Muitos cientistas temem que as hipóteses sobre a natureza quântica da mente e da memória pertençam a esse conhecido campo não científico. Por outro lado, o que, senão ciência, é a busca por uma base física, ainda que quântica, para a consciência, em vez de uma busca por explicações sobrenaturais?
1. Microtúbulos - Visualização
Para citar a edição de dezembro da New Scientist, o anestesista do Arizona Stuart Hameroff vem dizendo há anos que microtúbulos - estruturas fibrosas com diâmetro de 20-27 nm, formadas como resultado da polimerização da proteína tubulina e atuando como um citoesqueleto que forma uma célula, incluindo uma célula nervosa (1) - existem em "superposições" quânticaso que lhes permite ter duas formas diferentes ao mesmo tempo. Cada uma dessas formas está associada a uma certa quantidade de informações, kubitem, neste caso armazenando o dobro de dados do que pareceria na compreensão clássica desse sistema. Se somarmos a isso o fenômeno emaranhamento de qubits, ou seja, interações de partículas não próximas, mostra modelo do funcionamento do cérebro como um computador quânticodescrito pelo famoso físico Roger Penrose. Hameroff também colaborou com ele, explicando assim a extraordinária velocidade, flexibilidade e versatilidade do cérebro.
2. Stuart Hameroff e Roger Penrose
O mundo de medições do Planck
De acordo com os defensores da teoria da mente quântica, o problema da consciência está relacionado com a estrutura do espaço-tempo na escala de Planck. Pela primeira vez isso foi apontado pelos cientistas acima mencionados - Penrose e Hameroff (90) em seus trabalhos no início do século II. De acordo com eles, se quisermos aceitar a teoria quântica da consciência, devemos escolher o espaço no qual os processos quânticos ocorrem. Pode ser um cérebro - do ponto de vista da teoria quântica, um espaço-tempo quadridimensional que possui estrutura interna própria em uma escala inimaginavelmente pequena, da ordem de 10-35 metros. (comprimento de Planck). A tais distâncias, o espaço-tempo assemelha-se a uma esponja, cujas bolhas têm um volume
10-105 m3 (um átomo consiste espacialmente em quase cem por cento de vácuo quântico). Segundo o conhecimento moderno, tal vácuo garante a estabilidade dos átomos. Se a consciência também se baseia no vácuo quântico, pode influenciar as propriedades da matéria.
A presença de microtúbulos na hipótese de Penrose-Hameroff modifica localmente o espaço-tempo. Ela "sabe" que somos e pode nos influenciar alterando os estados quânticos nos microtúbulos. A partir disso, conclusões exóticas podem ser tiradas. Por exemplo, tal que todas as mudanças na estrutura da matéria em nossa parte do espaço-tempo, produzidas pela consciência, sem nenhum atraso no tempo, teoricamente podem ser registradas em qualquer parte do espaço-tempo, por exemplo, em outra galáxia.
Hameroff aparece em muitas entrevistas à imprensa. teoria do pampsiquismocom base na suposição de que existe um certo tipo de consciência em tudo ao seu redor. Esta é uma visão antiga restaurada no século XNUMX por Spinoza. Outro conceito derivado é panprotopsiquismo - Filósofo David Chalmers introduzido. Ele o cunhou como o nome para o conceito de que existe um ser "ambíguo", potencialmente consciente, mas que só se torna verdadeiramente consciente quando é ativado ou dividido. Por exemplo, quando entidades protoconscientes são ativadas ou acessadas pelo cérebro, elas se tornam conscientes e enriquecem os processos neurais com a experiência. De acordo com Hameroff, entidades panprotopsíquicas podem um dia ser descritas em termos de física fundamental para o universo (3).
Pequenos e grandes colapsos
Roger Penrose, por sua vez, com base na teoria de Kurt Gödel, comprova que algumas ações realizadas pela mente são incalculáveis. Indica que você não pode explicar o pensamento humano de forma algorítmica, e para explicar essa incomputabilidade, você tem que olhar para o colapso da função de onda quântica e da gravidade quântica. Alguns anos atrás, Penrose se perguntou se poderia haver uma superposição quântica de neurônios carregados ou descarregados. Ele pensou que o neurônio poderia estar no mesmo nível do computador quântico no cérebro. Bits em um computador clássico estão sempre "ligados" ou "desligados", "zero" ou "um". Por outro lado, os computadores quânticos trabalham com qubits que podem estar simultaneamente em uma superposição de "zero" e "um".
Penrose acredita que massa é equivalente à curvatura do espaço-tempo. Basta imaginar o espaço-tempo de forma simplificada como uma folha de papel bidimensional. Todas as três dimensões espaciais são comprimidas no eixo X, enquanto o tempo é plotado no eixo Y. Uma massa em uma posição é uma página curvada em uma direção e uma massa em outra posição é curvada na outra direção. A questão é que uma massa, posição ou estado corresponde a uma certa curvatura na geometria fundamental do espaço-tempo que caracteriza o universo em uma escala muito pequena. Assim, alguma massa em superposição significa curvatura em duas ou mais direções ao mesmo tempo, o que equivale a uma bolha, protuberância ou separação na geometria do espaço-tempo. De acordo com a teoria de muitos mundos, quando isso acontece, um universo totalmente novo pode surgir – as páginas do espaço-tempo divergem e se desdobram individualmente.
Penrose concorda até certo ponto com essa visão. No entanto, ele está convencido de que a bolha é instável, ou seja, colapsa em um ou outro mundo após um determinado tempo, que está em alguma relação com a escala de separação ou o tamanho do espaço-tempo da bolha. Portanto, não há necessidade de aceitar muitos mundos, mas apenas pequenas áreas nas quais nosso universo está dilacerado. Usando o princípio da incerteza, o físico descobriu que uma grande separação entrará em colapso rapidamente e uma pequena, lentamente. Então uma pequena molécula, como um átomo, pode permanecer em superposição por muito tempo, digamos 10 milhões de anos. Mas uma criatura grande como um gato de um quilo só pode ficar em superposição por 10 a 37 segundos, então não vemos gatos em superposição com frequência.
Sabemos que os processos cerebrais duram de dezenas a centenas de milissegundos. Por exemplo, com oscilações com frequência de 40 Hz, sua duração, ou seja, o intervalo, é de 25 milissegundos. O ritmo alfa em um eletroencefalograma é de 100 milissegundos. Esta escala de tempo requer nanogramas de massa em superposição. No caso de microtúbulos em superposição, seriam necessários 120 bilhões de tubulinas, ou seja, seu número é 20 XNUMX. neurônios, que é o número apropriado de neurônios para eventos psíquicos.
Os cientistas descrevem o que hipoteticamente poderia acontecer no curso de um evento consciente. A computação quântica ocorre em tubulinas e leva ao colapso de acordo com o modelo de redução de Roger Penrose. Cada colapso forma a base de um novo padrão de configurações de tubulina, que por sua vez determina como as tubulinas controlam as funções celulares nas sinapses, etc. Mas qualquer colapso desse tipo também reorganiza a geometria fundamental do espaço-tempo e abre o acesso ou a ativação do entidades inseridas neste nível.
Penrose e Hameroff nomearam seu modelo redução objetiva composta (Orch-OR-) porque existe um ciclo de retroalimentação entre a biologia e a "harmonia" ou "composição" das flutuações quânticas. Na opinião deles, existem fases alternativas de isolamento e comunicação definidas por estados de gelificação dentro do citoplasma ao redor dos microtúbulos, ocorrendo aproximadamente a cada 25 milissegundos. A sequência desses "eventos conscientes" leva à formação do nosso fluxo de consciência. Nós a experimentamos como uma continuidade, assim como um filme parece ser contínuo, embora permaneça uma série de quadros separados.
Ou talvez até mais baixo
No entanto, os físicos eram céticos sobre as hipóteses do cérebro quântico. Mesmo sob condições criogênicas de laboratório, manter a coerência dos estados quânticos por mais de frações de segundo é um grande problema. E o tecido cerebral quente e úmido?
Hameroff acredita que, para evitar a decoerência devido a influências ambientais, a superposição quântica deve permanecer isolada. Parece mais provável que o isolamento possa ocorrer dentro da célula no citoplasmaonde, por exemplo, a já mencionada gelificação ao redor dos microtúbulos pode protegê-los. Além disso, os microtúbulos são muito menores que os neurônios e estão estruturalmente conectados como um cristal. A escala de tamanho é importante porque se supõe que uma pequena partícula, como um elétron, pode estar em dois lugares ao mesmo tempo. Quanto maior algo fica, mais difícil é no laboratório fazê-lo funcionar em dois lugares ao mesmo tempo.
No entanto, de acordo com Matthew Fisher, da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara, citado no mesmo artigo da New Scientist de dezembro, só temos chance de resolver o problema da coerência se descermos ao nível rotações atômicas. Em particular, isso significa o spin nos núcleos atômicos de fósforo, encontrados nas moléculas de compostos químicos importantes para o funcionamento do cérebro. Fisher identificou certas reações químicas no cérebro que teoricamente produzem íons de fosfato em estados emaranhados. O próprio Roger Penrose achou essas observações promissoras, embora ainda defenda a hipótese dos microtúbulos.
4. Inteligência artificial - visão
Hipóteses sobre a base quântica da consciência têm implicações interessantes para as perspectivas de desenvolvimento da inteligência artificial. Na opinião deles, não temos chance de construir uma IA verdadeiramente consciente (4) baseada na tecnologia clássica de silício e transistor. Apenas os computadores quânticos - não os atuais ou mesmo a próxima geração - abrirão o caminho para um cérebro sintético "real", ou consciente.
