谁知道？ 我们还是时空？
形而上学？ 许多科学家担心关于思想和记忆的量子性质的假设属于这个众所周知的非科学领域。 另一方面，如果不是科学，那么寻找意识的物理基础（尽管是量子基础）而不是寻找超自然的解释是什么？
1. 微管 - 可视化
引用 XNUMX 月号的《新科学家》杂志，亚利桑那州的麻醉师 Stuart Hameroff 多年来一直在说 微管 - 直径为 20-27 nm 的纤维结构，由于微管蛋白聚合而形成，并充当形成细胞（包括神经细胞）的细胞骨架 (1) - 存在于 量子“叠加”这允许它们同时具有两种不同的形式。 这些表格中的每一个都与一定数量的信息相关联， 库比特，在这种情况下，存储的数据量是对该系统的经典理解所显示的数据量的两倍。 如果我们再加上这个现象 量子位纠缠，即不靠近的粒子的相互作用，显示 大脑作为量子计算机的功能模型由著名物理学家罗杰彭罗斯描述。 哈默罗夫也与他合作，从而解释了大脑非凡的速度、灵活性和多功能性。
2. 斯图尔特哈默罗夫和罗杰彭罗斯
普朗克的测量世界
根据量子思维理论的支持者，意识问题与普朗克尺度上的时空结构有关。 上述科学家彭罗斯和哈默罗夫 (90) 在 2 世纪初的著作中首次指出了这一点。 根据他们， 如果我们想接受意识的量子理论，那么我们必须选择发生量子过程的空间。 它可以是一个大脑——从量子理论的角度来看，一个四维时空在难以想象的小尺度上拥有自己的内部结构，大约 10-35 米。 （普朗克长度）。 在这样的距离上，时空就像一块海绵，它的气泡有一个体积
10-105 m3（一个原子在空间上几乎由百分之一百的量子真空组成）。 根据现代知识，这样的真空保证了原子的稳定性。 如果意识也是基于量子真空，它可以影响物质的性质。
Penrose-Hameroff 假说中微管的存在局部改变了时空。 她“知道”我们是，并且可以通过改变微管中的量子态来影响我们。 由此，可以得出奇特的结论。 例如，这样 在我们的时空部分，物质结构的所有变化，由意识产生，没有任何时间延迟，理论上可以记录在时空的任何部分，例如在另一个星系中。
哈默罗夫出现在许多新闻采访中。 泛心论基于这样的假设，即您周围的一切事物都有某种类型的意识。 这是二十世纪斯宾诺莎复原的旧景。 另一个派生概念是 泛原心理 ——哲学家大卫·查默斯介绍。 他创造了这个概念的名称，即存在一个“模棱两可”的存在，可能有意识，但只有在它被激活或分裂时才会真正有意识。 例如，当原始意识实体被大脑激活或访问时，它们就会变得有意识并通过经验丰富神经过程。 根据 Hameroff 的说法，泛原心实体有一天可能会根据宇宙的基础物理学来描述 (3)。
大小倒塌
反过来，罗杰·彭罗斯基于库尔特·哥德尔的理论，证明了头脑执行的某些行为是无法计算的。 表示 你不能用算法解释人类的思想，要解释这种不可计算性，你必须看看量子波函数和量子引力的坍缩。 几年前，彭罗斯想知道是否存在充电或放电神经元的量子叠加。 他认为神经元可以与大脑中的量子计算机相提并论。 经典计算机中的位总是“开”或“关”、“零”或“一”。 另一方面，量子计算机与量子比特一起工作，它可以同时处于“零”和“一”的叠加状态。
彭罗斯认为 质量相当于时空的曲率. 将简化形式的时空想象为一张二维纸就足够了。 所有三个空间维度都压缩在 x 轴上，而时间绘制在 y 轴上。一个位置的质量是在一个方向弯曲的页面，而另一个位置的质量是在另一个方向弯曲的。 底线是质量、位置或状态对应于时空基本几何中的某个曲率，它在非常小的尺度上表征了宇宙。 因此，叠加中的一些质量意味着同时在两个或多个方向上的曲率，这相当于时空几何中的气泡、凸起或分离。 根据多世界理论，当这种情况发生时，一个全新的宇宙就会形成——时空的页面分开并单独展开。
彭罗斯在一定程度上同意这一设想。 然而，他坚信气泡是不稳定的，也就是说，它会在给定的时间后坍塌成一个或另一个世界，这与气泡的分离规模或时空大小有某种关系。 因此，没有必要接受许多世界，而只接受我们的宇宙被撕裂的小区域。 利用不确定性原理，物理学家发现大的分离会迅速坍塌，而小的分离会缓慢地坍塌。 所以 一个小分子，例如一个原子，可以在很长一段时间内保持叠加状态，比如 10 万年。 但是像一公斤重的猫这样的大型生物只能在叠加中停留10-37秒，所以我们并不经常看到猫处于叠加状态。
我们知道，大脑过程持续数十到数百毫秒。 例如，频率为 40 Hz 的振荡，其持续时间（即间隔）为 25 毫秒。 脑电图上的阿尔法节律为 100 毫秒。 这个时间尺度需要质量纳克叠加。 在微管叠加的情况下，需要 120 亿个微管蛋白，即它们的数量是 20 XNUMX。 神经元，这是用于心理事件的适当数量的神经元。
科学家描述了在有意识的事件过程中可能发生的假设。 根据罗杰彭罗斯的简化模型，量子计算发生在微管蛋白中并导致崩溃。 每次崩溃都构成了微管蛋白配置新模式的基础，这反过来又决定了微管蛋白如何控制突触等处的细胞功能。但是这种类型的任何崩溃也重新组织了时空的基本几何形状，并打开了实体的访问或激活嵌入到这个级别。
彭罗斯和哈默罗夫为他们的模型命名 复合客观减少 （Orch-OR-）因为在生物学和量子涨落的“和谐”或“组合”之间存在反馈回路。 在他们看来， 存在由围绕微管的细胞质内的凝胶状态定义的替代隔离和通信阶段，大约每25毫秒发生一次。 这些“意识事件”的顺序导致了我们意识流的形成。 我们将它体验为一种连续性，就像一部电影似乎是连续的，尽管它仍然是一系列独立的框架。
或者甚至更低
然而，物理学家对量子大脑假设持怀疑态度。 即使在实验室低温条件下，保持量子态的相干性超过几分之一秒也是一个大问题。 温暖潮湿的脑组织呢？
Hameroff 认为，为了避免因环境影响而导致的退相干， 量子叠加必须保持孤立. 似乎更有可能发生隔离 在细胞质中的细胞内例如，已经提到的微管周围的凝胶可以保护它们。 此外，微管比神经元小得多，并且在结构上像晶体一样连接。 尺寸尺度很重要，因为假设一个小粒子，如电子，可以同时在两个地方。 东西越大，实验室就越难让它同时在两个地方工作。
然而，根据加州大学圣巴巴拉分校的马修·费舍尔在 XNUMX 月《新科学家》同一篇文章中的引用，只有当我们深入到这个水平时，我们才有机会解决相干性问题。 原子自旋. 特别是，这意味着磷原子核中的自旋，在对大脑功能很重要的化合物分子中发现。 费舍尔确定了大脑中的某些化学反应，理论上会产生纠缠态的磷酸盐离子。 罗杰彭罗斯本人发现这些观察结果很有希望，尽管他仍然支持微管假说。
4.人工智能——视觉
关于意识的量子基础的假设对人工智能的发展前景具有有趣的影响。 在他们看来，我们没有机会构建基于经典、硅和晶体管技术的真正有意识的人工智能 (4)。 只有量子计算机——不是当前的，甚至不是下一代的——将打开通往“真实”或有意识的合成大脑的道路。
