อัปเดตเมื่อวันจันทร์ที่ 1 กรกฎาคมเวลา 09:25 น. ET
นิวยอร์ก - ความคิดที่ว่าจิตสำนึกเกิดขึ้นจากปรากฏการณ์เชิงกลของควอนตัมในสมองนั้นน่าสนใจ แต่ไม่มีหลักฐานนักวิทยาศาสตร์กล่าว
นักฟิสิกส์ Roger Penrose แห่ง University of Oxford และวิสัญญีแพทย์ Stuart Hameroff แห่ง University of Arizona เสนอว่าสมองทำหน้าที่เป็นคอมพิวเตอร์ควอนตัมซึ่งเป็นเครื่องคำนวณที่ใช้ปรากฏการณ์เชิงกลของควอนตัม (เช่นความสามารถของอนุภาคที่อยู่ใน สองแห่งพร้อมกัน) เพื่อทำการคำนวณที่ซับซ้อน ในสมองเส้นใยภายในเซลล์ประสาทสามารถสร้างหน่วยพื้นฐานของการคำนวณควอนตัม Penrose และ Hameroff อธิบายที่ Global Future 2045 International Congress การประชุมอนาคตที่จัดขึ้นที่นี่ 15-16 มิถุนายน
ความคิดที่น่าสนใจเพราะประสาทจนถึงขณะนี้ยังไม่มีคำอธิบายที่น่าพอใจสำหรับสติ - สถานะของการตระหนักรู้ในตนเองและมีประสบการณ์และความคิดทางประสาทสัมผัส แต่นักวิทยาศาสตร์หลายคนไม่เชื่ออ้างไม่มีหลักฐานการทดลองสำหรับความคิด
Orch หรือโมเดล
Penrose และ Hameroff พัฒนาความคิดของตนเองอย่างอิสระ แต่ร่วมมือกันในช่วงต้นทศวรรษ 1990 เพื่อพัฒนาสิ่งที่พวกเขาเรียกว่าแบบจำลอง Orchestrated Objective Reduction (Orch OR)
งานของ Penrose ขึ้นอยู่กับการตีความของนักคณิตศาสตร์ Kurt Godel ของทฤษฎีบทที่ไม่สมบูรณ์ซึ่งระบุว่าผลลัพธ์บางอย่างไม่สามารถพิสูจน์ได้โดยอัลกอริทึมคอมพิวเตอร์ Penrose ระบุว่านักคณิตศาสตร์ของมนุษย์สามารถพิสูจน์ผลลัพธ์ที่เรียกว่า "Godel-unprovable" ดังนั้นสมองของมนุษย์จึงไม่สามารถอธิบายได้ว่าเป็นคอมพิวเตอร์ทั่วไป แต่เขากล่าวว่าเพื่อให้บรรลุความสามารถที่สูงขึ้นกระบวนการสมองต้องพึ่งพากลไกควอนตัม
แต่ทฤษฎีของเพนโรสไม่ได้อธิบายว่าการคำนวณควอนตัมนี้เกิดขึ้นได้อย่างไรในสมองจริงเพียงว่าปรากฏการณ์จะต้องใช้ในการแก้สมการทางคณิตศาสตร์บางอย่าง Hameroff อ่านงานของ Penrose และแนะนำโครงสร้างเส้นใยขนาดเล็กที่ให้การสนับสนุนโครงสร้างของเซลล์ซึ่งเรียกว่า microtubules - อาจจะสามารถทำการคำนวณควอนตัมได้
Microtubules ประกอบด้วยหน่วยของ tubulin โปรตีนซึ่งมีบริเวณที่อิเล็กตรอนหมุนรอบกันอย่างใกล้ชิด Hameroff เสนอว่าอิเล็กตรอนเหล่านี้อาจกลายเป็น "ควอนตัมพันกัน" ซึ่งเป็นสถานะที่อนุภาคทั้งสองยังคงรักษาความเชื่อมต่อไว้และการกระทำที่กระทำกับสิ่งหนึ่งจะส่งผลกระทบต่อกันและกัน
ในรูปแบบ Orch OR ความน่าจะเป็นทางคณิตศาสตร์ที่อธิบายสถานะควอนตัมของอิเล็กตรอนที่พันกันเหล่านี้ใน microtubules จะไม่เสถียรในเวลาว่าง ความน่าจะเป็นทางคณิตศาสตร์เหล่านี้เรียกว่าฟังก์ชั่นคลื่นและในสถานการณ์นี้พวกมันยุบตัวย้ายจากสถานะความน่าจะเป็นความเป็นจริงที่เฉพาะเจาะจง ในสถานะนี้ microtubules ในเซลล์ประสาทหนึ่งสามารถเชื่อมโยงกับเซลล์ประสาทอื่น ๆ ผ่านการเชื่อมต่อไฟฟ้าที่เรียกว่า junctions ช่องว่าง การแยกเหล่านี้จะช่วยให้อิเล็กตรอน "อุโมงค์" ไปยังพื้นที่อื่น ๆ ของสมองส่งผลให้คลื่นของกิจกรรมประสาทที่ถูกมองว่าเป็นประสบการณ์ที่มีสติ
“ Penrose มีกลไกในการมีสติและฉันมีโครงสร้าง” Hameroff กล่าวกับ LiveScience
มีปัญหากับตัวแบบ
น่าสนใจอย่างที่ฟังดูรุ่น Orch OR ยังไม่ได้รับการทดสอบทดลองและนักวิทยาศาสตร์หลายคนปฏิเสธมัน
คอมพิวเตอร์ควอนตัม - คอมพิวเตอร์ที่ใช้ประโยชน์จากเอฟเฟ็กต์เชิงกลควอนตัมเพื่อการคำนวณที่รวดเร็วมาก - ได้ถูกทฤษฏีแล้ว แต่มีเพียงหนึ่งเดียว (ที่สร้างโดย บริษัท D-Wave) มีวางจำหน่ายทั่วไปและไม่ว่าจะเป็น คอมพิวเตอร์ดังกล่าวจะไวอย่างยิ่งต่อการก่อกวนในระบบซึ่งนักวิทยาศาสตร์เรียกว่า "เสียงรบกวน" เพื่อลดเสียงรบกวนสิ่งสำคัญคือการแยกระบบและทำให้เย็นมาก (เนื่องจากความร้อนทำให้อนุภาคเร่งความเร็วและสร้างเสียงรบกวน)
การสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นสิ่งที่ท้าทายแม้ภายใต้สภาวะที่ควบคุมอย่างระมัดระวัง "สิ่งนี้วาดภาพที่รกร้างสำหรับการคำนวณควอนตัมภายในสมองที่เปียกและอบอุ่น" Christof Koch และ Klaus Hepp จากมหาวิทยาลัยซูริคประเทศสวิตเซอร์แลนด์เขียนบทความเรียงความที่ตีพิมพ์ในปี 2549 ในวารสาร Nature
ปัญหาอีกประการหนึ่งของตัวแบบนี้เกี่ยวข้องกับเวลาที่เกี่ยวข้องกับการคำนวณควอนตัม Max Tegmark นักฟิสิกส์ของ MIT ได้ทำการคำนวณผลกระทบของควอนตัมในสมองพบว่าสถานะควอนตัมในสมองนั้นสั้นเกินกว่าเวลาที่จะนำไปสู่การประมวลผลของสมองที่มีความหมาย Tegmark เรียกว่ารุ่น Orch OR คลุมเครือโดยบอกว่ามีเพียงตัวเลขเดียวที่เขาเห็นสำหรับโมเดลคอนกรีตที่มากกว่านั้น
“ หลายคนรู้สึกว่าจิตสำนึกเป็นปริศนาและควอนตัมเป็นปริศนาดังนั้นพวกเขาจึงต้องเกี่ยวข้อง” Tegmark กล่าวกับ LiveScience
รูปแบบของ OR OR ได้รับการวิจารณ์จากนักประสาทวิทยาเช่นกัน แบบจำลองนี้แสดงให้เห็นว่าความผันผวนของควอนตัมภายใน microtubules สร้างจิตสำนึก แต่ยังพบ microtubules ในเซลล์พืชอีกด้วยเบอร์นาร์ด Baars ซีอีโอขององค์กรไม่แสวงหาผลกำไรด้านจิตใจวิทยาศาสตร์สมองในฟอลส์เชิร์ชรัฐเวอร์จิเนียกล่าวเสริมว่า "พืชเพื่อความรู้ที่ดีที่สุดของเรา
การวิพากษ์วิจารณ์เหล่านี้ไม่ได้กีดกันจิตสำนึกควอนตัมในหลักการ แต่หากไม่มีหลักฐานการทดลองนักวิทยาศาสตร์หลายคนก็ยังไม่มั่นใจ
"ถ้ามีคนมาทดลองเพียงครั้งเดียว" เพื่อแสดงให้เห็นถึงจิตสำนึกควอนตัม Baars กล่าวว่า "ฉันจะทิ้งความสงสัยทั้งหมดของฉัน"
หมายเหตุบรรณาธิการ: บทความนี้ได้รับการปรับปรุงเมื่อวันที่ 27 มิถุนายน 2013 เพื่อแก้ไขคำกล่าวที่ว่า "ไม่มีคอมพิวเตอร์ควอนตัม ... ได้รับรู้" บริษัท D-Wave อ้างว่าได้สร้างขึ้นมาแล้ว แต่บางคนก็ถามว่ามันทำงานเป็นคอมพิวเตอร์ควอนตัมหรือไม่
ภาคผนวก: (1 กรกฎาคม 2013)
เพื่อตอบสนองต่อการวิพากษ์วิจารณ์ของ Orch หรือแบบจำลองที่อ้างถึงในบทความนี้ Stuart Hameroff เสนอหลักฐานหลายชิ้น ในการตอบกลับการคัดค้านว่าสมองมีความอบอุ่นเกินกว่าที่จะคำนวณควอนตัม Hameroff ได้อ้างอิงการศึกษา 2013 ที่นำโดย Anirban Bandyopadhyay ที่สถาบันวัสดุศาสตร์แห่งชาติ (NIMS) ใน Tsukuba ประเทศญี่ปุ่นซึ่งพบว่า“ microtubules กลายเป็นตัวนำควอนตัม ที่ความถี่เรโซแนนท์ที่เฉพาะเจาะจง” Hameroff กล่าว
เพื่อเป็นการวิพากษ์วิจารณ์การวิพากษ์วิจารณ์ที่พบว่า microtubules ในเซลล์พืช (หมดสติ) Hameroff กล่าวว่าพืชมี microtubules เพียงจำนวนเล็กน้อยซึ่งน้อยเกินไปที่จะถึงเกณฑ์ที่จำเป็นสำหรับการมีสติ แต่เขายังตั้งข้อสังเกตอีกว่าเกรกอรีเอ็งเก็ลแห่งมหาวิทยาลัยชิคาโกและเพื่อนร่วมงานได้สังเกตผลควอนตัมในการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช “ ถ้ามะเขือเทศหรือ rutabaga สามารถใช้การเชื่อมโยงควอนตัมที่อุณหภูมิอบอุ่นทำไมสมองของเราถึงไม่ได้” Hameroff กล่าวว่า
ในการตอบสนองต่อการคัดค้านทั่วไปถึงการขาดหลักฐานสำหรับทฤษฎีของเขา Hameroff อ้างถึงการศึกษาในปี 2556 นำ Rod Eckenhoff จากมหาวิทยาลัยเพนซิลวาเนียซึ่งแสดงให้เห็นว่ายาชา - ซึ่งหยุดเฉพาะการทำงานของสมองที่มีสติเท่านั้น - ทำผ่าน microtubules
การศึกษาเหล่านี้ให้การสนับสนุนรูปแบบ Orch OR แต่เช่นเดียวกับสมมติฐานทางวิทยาศาสตร์ทั้งหมดแบบจำลองต้องรวบรวมหลักฐานสำคัญเพื่อให้ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในหมู่ชุมชนวิทยาศาสตร์
