Miten ihmisen aivot liittyvät kvanttifysiikkaan?

2024 Kirjoittaja: Seth Attwood | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-16 16:04

Kukaan ei tiedä mitä tietoisuus on ja miten se toimii. Tietysti eri tieteenalojen tutkijoilla on erilaisia oletuksia tästä pisteestä, mutta kukaan ei voi antaa tarkkaa vastausta kysymykseen, mitä tietoisuus on. Samanlainen tilanne havaitaan kvanttimekaniikassa - fyysikot ovat oppineet paljon tutkiessaan maailmankaikkeuden pienimpien hiukkasten vuorovaikutusta keskenään. Mutta koska kvanttimekaniikka ei ole samaa mieltä Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian kanssa, tutkijat eivät voi keksiä, kuinka saada ne yhteiselle nimittäjälle.

Yhden 1900-luvun suurimmista tiedemiehistä, fyysikko Richard Feynmanin mukaan kukaan ei todellakaan ymmärrä kvanttimekaniikkaa. Mielenkiintoista kyllä, hän olisi voinut puhua yhtä hyvin mutkikkaasta tietoisuuden ongelmasta. Huolimatta siitä, että jotkut tiedemiehet uskovat tietoisuuden olevan vain illuusio, toiset päinvastoin uskovat, että emme ymmärrä ollenkaan, mistä se tulee.

Joten ei ole yllättävää, että ikivanha tietoisuuden mysteeri on saanut jotkut tutkijat kääntymään kvanttifysiikan puoleen selittääkseen sen. Mutta kuinka yksi ratkaisematon mysteeri voidaan selittää toisella?

Mitä on Tietoisuus?

Tietoisuutta on vaikea määritellä. Kuinka vastata kysymykseen "miksi olen minä" tai "miten tietoisuuteni eroaa kissan tietoisuudesta?" tai "miksi minä näen maailman tällä tavalla enkä toisin?" Onneksi maailmassa on tutkijoita, jotka ovat valmiita antamaan vastauksia, jos ei kaikkiin, niin moniin kysymyksiin siitä, mitä ihmistietoisuus on.

Esimerkiksi kognitiivinen filosofi Daniel Dennett, Tuftsin yliopiston (USA) professori, puhuu kirjassaan "From Bacteria to Bach and Back" siitä, kuinka ihmiskehon biologiset prosessit luovat ajatus- ja mielikuvavirran. Professori uskoo, että meidän jokaisen silmien edessä näytettävä subjektiivinen elokuva on pelkkää illuusiota, jonka aivomme ovat taitavasti kutoneet. Hän uskoo myös, että tietoisuus ei ole niin mystinen kuin luulemme, ja uskoo, että tieteen pitäisi selittää aivojen objektiivinen toiminta.

Dennetin näkemyksen kanssa eri mieltä olevien tutkijoiden joukossa on australialainen filosofi ja opettaja David Chalmers. Hän ehdottaa, että tietoisuus pidettäisiin perustavanlaatuisena, esimerkiksi fysiikan lakeina, jotka voidaan löytää tulevaisuudessa uusimman teknologian avulla. Hänen toista vielä radikaalimpaa ideaansa kutsutaan "panspikismihypoteesiksi", jonka mukaan tietoisuus on universaali ja mikä tahansa järjestelmä omaa sitä jossain määrin, jopa alkuainehiukkaset ja fotonit. Ja missä on fotoneja, siellä voi olla kvanttimekaniikkaa.

Miten kvanttifysiikka liittyy tietoisuuteen?

Vuonna 1921 Albert Einstein sai fysiikan Nobelin palkinnon valosähköisen ilmiön lain löytämisestä. Fyysikko uskoi, että valo, jota yleensä pidetään jatkuvana aallona, voi jakautua myös kvantteina, joita kutsumme fotoneiksi. Tämä tapahtuma, yhdessä Max Planckin mustan kappaleen säteilyn ymmärtämisen, Niels Bohrin uuden atomimallin, Arthur Comptonin röntgentutkimusten ja Louis de Broglien oletuksen, että aineella on aaltomaisia ominaisuuksia, merkitsi uuden kvanttiaikakauden alkua, jossa sinä ja minä oli onni elää.

Onko mikään yllätys, että uusi kvanttiteoria tietoisuudesta on ilmaantunut, nimeltään Orchestrated Objective Reduction (Orch OR), jota sponsoroivat Nobel-palkinnon voittaja fysiikan professori Roger Penrose Oxfordin yliopistosta ja anestesiologi Stuart Hameroff Arizonan yliopistosta.

Orch OR -teoria, vaikka se on käynyt läpi useita muutoksia perustamisensa jälkeen, väittää yleisesti, että kvanttivärähtelyjen löytäminen aivojen hermosolujen sisällä olevista "mikrotubuluksista" saa aikaan tietoisuuden. Mikrotubulukset (proteiinipolymeerit) ohjaavat hermosolujen ja synaptisia toimintoja ja yhdistävät aivojen prosesseja itseorganisoituviin prosesseihin kvanttitasolla. Tutkijat uskovat, että uusi teoria voi jopa selittää kuolemanjälkeisen elämän.

Huomaa, että Penrosen ja Hameroffin teoria on aiheuttanut paljon kritiikkiä, mutta kvanttiteorian soveltaminen biologisessa kontekstissa on jatkunut ja saavuttanut suurimman menestyksen fotosynteesin suhteen. Mielenkiintoista on, että hajua, entsyymejä ja jopa lintujen DNA:ta koskevat tutkimukset viittaavat myös siihen, että kvanttivaikutukset voivat olla laajemmin mukana biologisten organismien toiminnassa.

Tohtori-opiskelija Bethany Adams julkaisi äskettäin Physics Worldissä artikkelin kvanttivaikutusten roolista aivoissa. Adamsin tutkimus korostaa monia mahdollisia kvanttivaikutuksia aivoihin, mutta hänen tohtoritutkimuksensa

keskittyy neuronien väliseen kvanttikettumiseen ja siihen, miten lääkkeet, kuten litium, voivat vaikuttaa siihen.

Vaikka Adamsin työ kattaa useita mahdollisia sovelluksia, hän itse toivoo, että hänen tutkimuksensa tuo maailmalle paremman ymmärryksen siitä, miten masennuslääkkeet ja mielialan stabiloijat toimivat, sekä uusia hoitomuotoja moniin mielisairauksiin. Mutta kuka tietää, ehkä hänen työnsä antaa tutkijoille mahdollisuuden selittää kuinka tietoisuus toimii ja mistä se tulee.