2.4.13

Σύμπλεξη ΙΙ: κβἀντα συνείδησης



Το πώς αναδύονται οι σκέψεις και τα συναισθήματά μας από την οργάνωση και τη λειτουργία των εγκεφαλικών μας κυττάρων αποτελεί ένα παμπάλαιο και δυσεπίλυτο επιστημονικό-φιλοσοφικό πρόβλημα. Δεδομένων μάλιστα των δυσχερειών και των αδιεξόδων στη λύση αυτού του προβλήματος με τις παραδοσιακές μεθόδους, κάποιοι ερευνητές επιχειρούν σήμερα να το αντιμετωπίσουν καταφεύγοντας σε ένα νέο όπλο: την κβαντική προσέγγιση.

Το ερώτημα που θα μας απασχολήσει σήμερα είναι: αρκεί άραγε η επίκληση κάποιων σκοτεινών κβαντικών εννοιών ή μερικών ακόμη πιο ασαφών μικροφυσικών «εξηγήσεων» για να ξεμπερδέψουμε, μια για πάντα, με το ιδιαιτέρως ενοχλητικό βιολογικό πρόβλημα της ανάδυσης των νοητικών φαινομένων;

Πάντως, όπως θα δούμε, τα εκλεπτυσμένα μαθηματικά και εννοιολογικά εργαλεία της κβαντομηχανικής αποδεικνύονται απαραίτητα για τις επιστήμες του εγκεφάλου (νευροεπιστήμες) στην προσπάθειά τους να επιλύσουν το αίνιγμα των σχέσεων του «υλικότατου» εγκεφάλου με τον «άυλο» νου.

 Γράφει ο Σπύρος Μανουσέλης

Οπως είδαμε στο προηγούμενο άρθρο μας, η κβαντική περιγραφή της φύσης αποτελεί πρόκληση για τους αυστηρά αιτιοκρατικούς, ορθολογικούς και «καθώς πρέπει» κανόνες διαγωγής της κλασικής φυσικής.

Ετσι, για παράδειγμα, λόγω της «κβαντικής σύμπλεξης» τα μικροσωματίδια μπορούν να αλληλεπιδρούν και να ανταλλάσσουν πληροφορίες για την κατάστασή τους μέσα από άγνωστες διόδους επικοινωνίας, να αλληλοεπηρεάζονται από τεράστιες αποστάσεις, ακόμη και να τηλεμεταφέρονται από το ένα σημείο του χώρου στο άλλο. Επιπλέον, εξαιτίας της κβαντικής «υπέρθεσης» και της «μη τοπικότητας» κάθε μικροσωματίδιο μπορεί να βρίσκεται, ταυτοχρόνως, σε περισσότερες από μία θέσεις ή καταστάσεις. Αξιοπερίεργα φυσικά φαινόμενα που, ωστόσο, καθόλου δεν εξαντλούν την επιρροή τους στον υποατομικό μικρόκοσμο, αλλά, απ’ ό,τι φαίνεται, παίζουν καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση και τη συμπεριφορά των μακροσκοπικών δομών.

Ισως γι’ αυτό τα τελευταία χρόνια όλο και περισσότεροι διαπρεπείς κβαντικοί φυσικοί επιχειρούν να κατανοήσουν περίπλοκες μακροκοσμικές δομές και συμπεριφορές με τα πανίσχυρα εργαλεία κβαντικής ανάλυσης του μικρόκοσμου.

Εμπνεόμενοι μάλιστα από τις επιτυχίες της αναγωγής σύνθετων μακροσκοπικών φαινομένων -π.χ. της υπεραγωγιμότητας και της υπερρευστότητας- στην κβαντική μικροφυσική, επιχειρούν τώρα να κατανοήσουν τις μικροφυσικές, δηλαδή τις κβαντικές, προϋποθέσεις και εκδηλώσεις πολύ πιο πολύπλοκων μακροσκοπικών συστημάτων, όπως ο ανθρώπινος εγκέφαλος και οι λειτουργίες του.

Σύμπλεξη και μη γραμμικότητα

Τo μακρινό 1935 σ’ ένα περίφημο άρθρο του στο περιοδικό «Die Naturwissenschaften» (τεύχος 49, σελ. 53) ο Ερβιν Σρέντιγκερ, ένας από τους πατέρες της κβαντομηχανικής, εισηγήθηκε την ιδέα της «κβαντικής σύμπλεξης» (Quantum entanglement). Μια αινιγματική έννοια που, ωστόσο, έμελλε να παίξει αποφασιστικό ρόλο στις πιο πρόσφατες θεωρητικές εξελίξεις και στις ασύλληπτες εφαρμογές της κβαντομηχανικής στην κατανόηση του εγκεφάλου και του νου.

Σύμφωνα με τον Σρέντιγκερ η «κβαντική σύμπλεξη» εμφανίζεται ανάμεσα σε δύο ή περισσότερα σωματίδια τα οποία, αν και απέχουν μεταξύ τους τεράστιες αποστάσεις, μπορούν με έναν εντελώς άγνωστο ακόμη και σήμερα τρόπο να «επικοινωνούν» και να «αντιλαμβάνονται» το κάθε ένα τις ιδιότητες ή τις μεταβολές που υφίσταται το άλλο.

Πρόκειται, αναμφίβολα, για το πιο απίστευτο και εξωφρενικό από τα ήδη πολυάριθμα κβαντικά παράδοξα. Και μολονότι, ακόμα και σήμερα, οι φυσικοί αγνοούν με ποιο τρόπο «επικοινωνούν» αυτά τα σωματίδια, έχουν πολλές φορές επιβεβαιώσει πειραματικά την ύπαρξη αυτού του αινιγματικού αλλά πραγματικού φαινομένου.

Η πολλαπλά επιβεβαιωμένη ιδέα της κβαντικής σύμπλεξης θεωρείται σήμερα το κλειδί για το πέρασμα από τη δυναμική του μικρόκοσμου στη δυναμική του μακρόκοσμου. Το εντυπωσιακό είναι ότι ο Σρέντιγκερ είχε από τότε διαισθανθεί τη βαθύτερη σχέση που υπάρχει ανάμεσα στην κβαντική μηχανική και τη βιολογία! Μια πρωτοποριακή ιδέα την οποία αναλύει στο βιβλίο του «Τι είναι η ζωή;» (κυκλοφορεί από τις εκδ. «Τραυλός»).

Το κοινό στοιχείο που συνδέει, κατά τον Σρέντιγκερ, τα κβαντικά με τα βιολογικά-εγκεφαλικά φαινόμενα είναι ο εγγενής μη αιτιοκρατικός χαρακτήρας τους: κάθε πολύπλοκο σύστημα, όπως π.χ. ένας οργανισμός ή ο εγκέφαλός του, αποτελείται από έναν πολύ μεγάλο αριθμό από συστατικά στοιχεία (κύτταρα), η συνολική οργάνωση και η συμπεριφορά των οποίων περιγράφεται ικανοποιητικά με στατιστικούς και πιθανοκρατικούς όρους, όπως ακριβώς συμβαίνει με τα κβαντικά συστήματα του μικρόκοσμου.

Σε κάθε πολύπλοκο και εξ ορισμού μη γραμμικό σύστημα είναι αδύνατον να προβλέψουμε με βεβαιότητα τη μελλοντική συμπεριφορά του: γνωρίζοντας επακριβώς τα εξωτερικά ερεθίσματα (input) που δέχεται δεν μπορούμε να ξέρουμε, εξ αρχής, ποια θα είναι η απάντηση-αντίδραση του συστήματος (output). Το ίδιο ακριβώς συμβαίνει με τη λειτουργία του εγκεφάλου μας: τα ίδια ακριβώς ερεθίσματα προκαλούν ποικίλες ή και απρόβλεπτες αντιδράσεις. Για τη μελέτη λοιπόν της δυναμικής των εγκεφαλικών λειτουργιών, η κβαντική-πιθανοκρατική προσέγγιση είναι όχι απλώς εξαιρετικά χρήσιμη αλλά απαραίτητη!

Συνεπώς, δύο είναι τα κοινά χαρακτηριστικά των κβαντικών μικροσυστημάτων και του εγκεφάλου: η «μη γραμμικότητα», δηλαδή ο πιθανοκρατικός μη αιτιοκρατικός χαρακτήρας τους, και η «κβαντική σύμπλεξη». Χωρίς αυτές τις δύο εγγενείς φυσικές-γνωσιολογικές προϋποθέσεις ή, αν προτιμάτε, περιορισμούς, η υπόθεση του κβαντικού νου (quantum mind) θα κατέρρεε αμέσως, ενώ και οι πολυάριθμες έρευνες του εγκεφάλου ως κβαντικής μηχανής που παράγει νοητικά φαινόμενα θα στερούνταν νοήματος.

Ο κβαντικός εγκέφαλος

Ισως να ακούγεται παράδοξο, όμως οι πρώτες συστηματικές επιστημονικές διερευνήσεις της προκλητικής εικασίας ενός «κβαντικού νου» δεν έγιναν από αιθεροβάμονες θεωρητικούς φυσικούς αλλά από έναν «υπεράνω υποψίας» νευροφυσιολόγο, βραβευμένο με Νόμπελ Ιατρικής για τις πρωτοποριακές του έρευνες του εγκεφάλου. Πράγματι, ο John Eccles ήταν αυτός που επιχείρησε, μέσω των κβαντικών πεδίων πιθανοτήτων, να δημιουργήσει μια γέφυρα ανάμεσα στον «υλικό» κόσμο των εγκεφάλων και τον «άυλο» κόσμο των νοητικών επιφαινομένων.

Μια πολύ πρόωρη και ατελής προσπάθεια, που ήταν εξαρχής καταδικασμένη λόγω των εξόφθαλμα μεταφυσικών προκαταλήψεων του δημιουργού της: μολονότι λαμπρός ερευνητής του εγκεφάλου, ο Eccles ήταν και ένας αμετανόητος δυϊστής που υποστήριζε με πάθος την αδυνατότητα αναγωγής των ψυχικών-νοητικών φαινομένων στις εγκεφαλικές λειτουργίες. Ανάλογες μεταφυσικές προκαταλήψεις, όπως θα δούμε, επηρεάζουν αρνητικά και εντέλει διαστρεβλώνουν κάθε προσπάθεια φυσικής και βιολογικής κατανόησης των νοητικών φαινομένων.

Ωστόσο η πιο γνωστή σήμερα θεωρία περί «κβαντικού νου» διατυπώθηκε από έναν μεγάλο Βρετανό μαθηματικό φυσικό, τον Roger Penrose, διάσημο και για τη στενή συνεργασία του με τον κοσμολόγο θεωρητικό φυσικό Stephen Hawking.

Σύμφωνα με τον Penrose, δεν υπάρχει τίποτα το μαγικό ή υπερφυσικό στα νοητικά φαινόμενα, και ειδικότερα στην ανθρώπινη συνείδηση. Αντίθετα, κάθε λειτουργία των εγκεφάλων μας καθορίζεται τελικά από μια ορισμένου τύπου φυσική. Προφανώς πρόκειται για μια νέου τύπου φυσική που καμία σχέση δεν έχει με τις γραμμικές, αιτιοκρατικές εξηγήσεις που προτείνει η κλασική φυσική.

Τα μαθηματικά και τα εννοιολογικά εργαλεία αυτής της νέας φυσικής των νοητικών φαινομένων μπορούμε και πρέπει να τα αναζητήσουμε στην κβαντική φυσική. Πολύ σχηματικά, ο Penrose διατείνεται πως τα φαινόμενα της κβαντικής υπέρθεσης και της κατάρρευση της κυματοσυνάρτησης του Σρέντιγκερ αρκούν από μόνα τους για να εξηγηθούν οι μικροφυσικές προϋποθέσεις των μη γραμμικών νοητικών φαινομένων.

Με άλλα λόγια, ο Penrose υποστηρίζει ότι όποτε ο νους μας παρατηρεί ή γνωρίζει κάτι, συντελείται εντός του εγκεφάλου μας μια ιδιαίτερου τύπου κβαντική κατάρρευση. Ναι, αλλά πού ακριβώς συμβαίνει αυτό και γιατί;

Μικροσωληνίσκοι του νου

Για να εξηγήσει την αναγκαιότητα των κβαντικών εξηγήσεων του εγκεφάλου, ο Penrose καταφεύγει στο περίφημο δεύτερο θεώρημα της μη πληρότητας του Γκέντελ και, με αρκετά πειστικά επιχειρήματα, εξηγεί γιατί είναι όχι μόνο ανέφικτη αλλά και αδιανόητη μια αλγοριθμική και αυστηρά αιτιοκρατική περιγραφή των νοητικών μας λειτουργιών: ο εγκέφαλος δεν λειτουργεί σειριακά σαν ψηφιακός υπολογιστής και δεν επεξεργάζεται αλγορίθμους.

Αντίθετα, διατείνεται ότι η κβαντική κυματομηχανική προσέγγιση επαρκεί για την ουσιαστική περιγραφή της τυπικά ανθρώπινης νοητικής ελευθερίας και της δημιουργικότητας των εγκεφαλικών λειτουργιών μας.

Ο Penrose θα προτείνει, μάλιστα, έναν ειδικό εγκεφαλικό τύπο κατάρρευσης της κυματοσυνάρτησης, τον οποίο ο ίδιος αποκαλεί «αντικειμενική αναγωγή»: ένα μοντέλο ενδοεγκεφαλικής κβαντικής κατάρρευσης που δεν είναι ούτε αιτιοκρατικό ούτε αλγοριθμικό, αλλά όποτε συντελείται στο εσωτερικό του εγκεφάλου μας επιτρέπει την ανάδυση της συνείδησης.

Στο σημείο αυτό υπεισέρχονται οι αντισυμβατικές απόψεις του Stuart Hameroff, εναλλακτικού αναισθησιολόγου, ο οποίος υποστηρίζει, χωρίς καμία εμπειρική επιβεβαίωση, ότι η κβαντική εγκεφαλική δραστηριότητα που προτείνει ο Penrose συντελείται όχι στους νευρώνες αλλά στους κυτταρικούς μικροσωληνίσκους, οι οποίοι αποτελούν τον σκελετό που στηρίζει και διευκολύνει την επικοινωνία μεταξύ των νευρώνων!

Αυτά τα κοίλα κυλινδρικά πολυμερή συγκροτούνται από τις νηματώδεις πρωτεΐνες τουμπουλίνες, των οποίων η διαμόρφωση στον χώρο και άρα η λειτουργία εξαρτώνται από την «υπέρθεση» δύο εναλλακτικών τρισδιάστατων πρωτεϊνικών δομών. Μολονότι ήταν και παραμένει ανεπιβεβαίωτη, η εικασία αυτή γοητεύει τους Penrose και Hameroff επειδή πολύ απλά οι κυτταρικοί μικροσωληνίσκοι τούς παρέχουν το «κατάλληλο» βιολογικό υπόστρωμα για τη θεωρία τους.

Οι μικροσωληνίσκοι, με έναν σχεδόν μαγικό τρόπο, μπορούν υποτίθεται να μετατρέπουν τις προσυνειδητές και τις υποσυνείδητες εγκεφαλικές καταστάσεις, που συνυπάρχουν, σε συγκεκριμένες αντιλήψεις και σκέψεις που γεννούν τις ορατές σε όλους μακροσκοπικές εκδηλώσεις της συνείδησης.

Η κβαντική ανεπάρκεια

Μήπως τελικά, χωρίς να το συνειδητοποιούμε, έχουμε λύσει το πρόβλημα της συνείδησης; Αρκεί η επίκληση κάποιων σκοτεινών κβαντικών εννοιών ή μερικών ακόμη πιο ασαφών μικροφυσικών «εξηγήσεων» για να ξεμπερδέψουμε, μια για πάντα, από το ιδιαιτέρως ενοχλητικό βιολογικό πρόβλημα της ανάδυσης των νοητικών φαινομένων;

Οι περισσότεροι ειδικοί νευροεπιστήμονες απαντούν αρνητικά και στα δύο παραπάνω ερωτήματα: για την ώρα δεν υπάρχουν επαρκή στοιχεία που να επιβεβαιώνουν τις πολύ ενδιαφέρουσες αλλά εμπειρικά και πειραματικά αυθαίρετες δοξασίες περί κβαντικού εγκεφάλου.

Για παράδειγμα, η Patricia Churchland, διεθνούς φήμης φιλόσοφος και καταξιωμένη ερευνήτρια της γνωσιακής νευροεπιστήμης, έχει ασκήσει καταλυτική κριτική σε όλες σχεδόν τις θεωρητικές προϋποθέσεις της άποψης των Penrose και Hameroff.

Πρώτα από όλα, υποστηρίζει ότι οι μικροσωληνίσκοι υπάρχουν σε όλα τα κύτταρα του σώματός μας και όχι αποκλειστικά στα εγκεφαλικά κύτταρα. Οπότε, είτε τα εγκεφαλικά κύτταρα δεν σχετίζονται με τις νοητικές λειτουργίες είτε τα νοητικά φαινόμενα παράγονται από όλα μας τα κύτταρα και όχι αποκλειστικά στον εγκέφαλό μας. Επιπλέον υπάρχουν χημικές ουσίες που τους καταστρέφουν χωρίς καθόλου να επηρεάζουν τις νοητικές λειτουργίες και τη συνείδησή μας. Και αντιστρόφως, τα διάφορα αναισθητικά φάρμακα μπορούν, πρόσκαιρα, να «σβήνουν» τη συνείδησή μας χωρίς καθόλου να επηρεάζουν τη δομή ή τη λειτουργία των μικροσωληνίσκων!

Παρά την ανοίκεια αλλά πανίσχυρη μαθηματική γλώσσα των κβαντικών εννοιών και τις αφηρημένες κβαντομηχανικές εξηγήσεις, το πρόβλημα της ανάδυσης του ανθρώπινου νου και της συνείδησης παραμένει άλυτο και οπωσδήποτε ανοιχτό στην αυριανή επιστημονική έρευνα.

 …………………………………………………………………………………… 

Για να μάθετε περισσότερα για τον κβαντικό νου

Roger Penrose Ο νέος αυτοκράτορας (;) μετ. Βασιλική Νικολαΐδου επμ. Κώστας Γκοβόστης εκδ. «ΓΚΟΒΟΣΤΗ», σελ. 550

Το βιβλίο αυτό ήταν μια μεγάλη διεθνής εκδοτική επιτυχία. Γραμμένο από έναν από τους διασημότερους Βρετανούς μαθηματικούς και θεωρητικούς φυσικούς σε μια γλώσσα εύληπτη για τον μη ειδικό αναγνώστη, παρουσιάζει με τρόπο γοητευτικό τις πιο σημαντικές εξελίξεις στην επιστήμη των υπολογιστών και της τεχνητής νοημοσύνης αλλά και της κβαντικής φυσικής, χωρίς να παραλείπει τις νέες κατακτήσεις των επιστημών του εγκεφάλου.

Η λεπτομερής αναφορά σε όλες αυτές τις επιστήμες δεν εξυπηρετεί μόνο τις ανάγκες εξοικείωσης και ενημέρωσης του αναγνώστη για τις τελευταίες επιστημονικές εξελίξεις, αλλά γίνεται και για σκοπούς πολεμικής. Στόχος του βιβλίου είναι η αλγοριθμική και ψηφιακή προσέγγιση της ανθρώπινης νόησης. Αποτελεί δηλαδή μια κατά μέτωπο επίθεση στην παραδοσιακή Τεχνητή Νοημοσύνη και στην απλοϊκή εικόνα του ανθρώπινου νου που αυτή υιοθετεί και προβάλλει.

Για τον συγγραφέα το μυστήριο του ανθρώπινου νου μπορεί να επιλυθεί μόνο μέσω μιας συνδυασμένης νευροβιολογικής αλλά και κβαντικής προσέγγισης. Πράγματι, στις σελίδες του θα βρει ο αναγνώστης όλες τις πληροφορίες που χρειάζεται για να κατανοήσει γιατί ο R. Penrose ένιωσε την ανάγκη να προτείνει τη ρηξικέλευθη θεωρία του για τον κβαντικό εγκέφαλο και νου.

…………………………………………………………………… 

Roger Penrose Σκιές του Νου μετ. Αργυρή Κλαδούχου. επμ. Νίκος Ταμπάκης εκδ. «ΓΚΟΒΟΣΤΗ», σελ. 560

Αν «Ο νέος αυτοκράτορας (;)» ήταν μια έξυπνη ανασκόπηση της σύγχρονης φυσικής με σκοπό να αναδειχθούν οι δυνατότητες και κυρίως οι απροσδόκητες εφαρμογές της κβαντομηχανικής προσέγγισης στη μελέτη του ανθρώπινου νου, στο επόμενο βιβλίο του ο Penrose αποφάσισε να αναλύσει σε βάθος μερικά από τα πιο ενδιαφέροντα θέματα που πρώτου του βιβλίου.

Και σε αυτό το βιβλίο η συστηματική επίθεση στην κυρίαρχη επιστημονική-τεχνολογική προσέγγιση του νου από την Τεχνητή νοημοσύνη αποσκοπεί στην επίτευξη ενός ρητά διατυπωμένου στόχου: τη δημιουργία ενός νέου διεπιστημονικού πεδίου έρευνας όπου οι κατακτήσεις της νευροεπιστήμης ερμηνεύονται και εμπλουτίζονται από μια νέα κβαντική εξήγηση των εγκεφαλικών διεργασιών που οδηγούν στην ανάδυση των νοητικών φαινομένων και κυρίως της ανθρώπινης συνείδησης.

Για να μπορέσει η φυσική, όπως ελπίζει ο συγγραφέας, να συνεισφέρει αποφασιστικά σε μια νέα εξήγηση της ανθρώπινης συνείδησης, οφείλει βέβαια να απαλλαγεί από πολλές προκαταλήψεις της κλασικής θεώρησης του κόσμου. Και με αυτό το εξαιρετικά ενδιαφέρον βιβλίο ο Penrose συμβάλλει στην αναγκαία ανατροπή πολλών καλά εδραιωμένων μεταφυσικών και επιστημονικών προκαταλήψεων που αποτελούν πλέον τροχοπέδη για την πρόοδο της επιστημονικής γνώσης.

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Παρουσιάστηκε σφάλμα σε αυτό το gadget