7月1日星期一,美國東部時間上午9:25更新。
紐約 - 科學家說,意識源於大腦中的量子機械現象的想法令人著迷,但缺乏證據。
牛津大學的物理學家羅傑·彭羅斯(Roger Penrose)和亞利桑那大學的麻醉師斯圖爾特·哈默夫(Stuart Hameroff)提出,大腦充當計算機的數量- 使用量子機械現象(例如粒子一次在兩個地方的能力)進行複雜計算的計算機。在大腦中,神經元內的纖維可以形成量子計算的基本單位,彭羅斯和哈馬洛夫在全球未來2045年國際大會,6月15日至16日在這裡舉行的未來派會議。
這個想法很有吸引力,因為到目前為止的神經科學對意識沒有令人滿意的解釋 - 自我意識和具有感官經驗和思想的狀態。但是許多科學家持懷疑態度,理由是缺乏實驗證據。 [意識睡眠:心靈的十大奧秘這是給出的
樂團或模特
Penrose和Hameroff獨立發展了他們的想法,但在1990年代初進行了合作,開發了他們所謂的精心策劃的客觀減少(Ort OR)模型。
彭羅斯(Penrose)的作品基於對數學家庫爾特·戈德爾(Kurt Godel)的解釋不完整定理,其中指出某些結果無法通過計算機算法證明。彭羅斯(Penrose)認為,人類數學家能夠證明所謂的“不可證實的”結果,因此人的大腦不能被描述為典型的計算機。他說,為了達到這些更高的能力,大腦過程必須依靠量子力學。
但是彭羅斯的理論並沒有解釋這種量子計算是如何發生在實際大腦內部的,只是需要這種現象來求解某些數學方程。 Hameroff閱讀了Penrose的作品,並提出了小型纖維結構,這些結構為細胞提供了結構支持 - 稱為微管- 可能能夠執行量子計算。
微管由蛋白質微管蛋白的單位組成,該單位包含電子在彼此非常近的區域旋轉的區域。 Hameroff提出這些電子可能會變成”量子糾纏,“即使兩者被距離隔開,兩個粒子保留連接的狀態也會影響另一個連接。
在樂團或模型中,描述微管中這些糾纏電子的量子狀態的數學概率在時空變得不穩定。這些數學概率稱為波函數,在這種情況下,它們崩潰了,從概率狀態轉變為特定的現實。在這種狀態下,一個神經元中的微管可以通過稱為間隙連接的電連接與其他神經元中的微管相關。這些連接將使電子可以“隧道”到大腦的其他區域,從而導致神經活動的波浪被認為是有意識的體驗。
Hameroff告訴LiveScience:“彭羅斯有一種意識的機制,我有一個結構。”
模型問題
聽起來很有趣,樂團或模型尚未通過實驗進行測試,許多科學家拒絕了它。
量子計算機(利用量子機械效應來實現極快計算的計算機)已經被理論上了,但是只有一台(由D-Wave公司構建)是市售的,以及它是否是一台真正的量子計算機。這樣的計算機對系統中的擾動非常敏感,科學家稱之為“噪聲”。為了最大程度地減少噪聲,隔離系統並保持非常冷很重要(因為熱量會導致顆粒加快並產生噪聲)。
構建量子計算機即使在仔細控制的條件下,也有挑戰。瑞士蘇黎世大學的克里斯托夫·科赫(Christof Koch)和克勞斯·赫普(Klaus Hepp)在2006年發表的《自然雜誌》上發表的一篇文章中寫道:“這為潮濕和溫暖的大腦內的量子計算描繪了一幅荒涼的圖片。”
該模型的另一個問題與量子計算中涉及的時間尺度有關。麻省理工學院物理學家Max Tegmark完成了大腦中量子效應的計算,發現大腦中的量子狀態持續太短,無法導致有意義的大腦處理。 Tegmark稱之為樂團或模型模糊,稱他看到的更具體的模型所看到的唯一數字已經過去了。
Tegmark告訴LiveScience:“許多人似乎覺得意識是一個謎,量子力學是一個謎,因此必須與之相關。”
樂團或模型也引起了神經科學家的批評。該模型認為微管內部的量子波動會產生意識。但是在植物細胞中也發現了微管,理論上的神經科學家伯納德·巴爾斯(Bernard Baars)是弗吉尼亞州福爾斯教堂的非營利性思維腦科學學會首席執行官,他補充說:“據我們所知,植物毫無意識,沒有意識。”
這些批評並不排除原則上的量子意識,而是沒有實驗證據,許多科學家仍然不相信。
巴爾斯說:“如果有人提出一個單一的實驗,”為了證明量子意識,我將放棄所有的懷疑。 ”
編者註:本文於2013年6月27日更新,以修改“沒有實現量子計算機……”。該公司D-Wave聲稱創建了一個,儘管有些人質疑它是否確實是量子計算機的性能。
附錄:( 2013年7月1日)
為了回應本文中引用的樂團或模式的批評,Stuart Hameroff提供了幾種證據。在回答以下異議:大腦對於量子計算太溫暖的反對意見,Hameroff引用了一項由日本Tsukuba國家材料科學研究所(NIMS)的Anirban Bandyopadhyay領導的一項2013年的研究,該研究發現“微管在特定的兒童頻率處刺激時,微管本質上是量子導電性的,” Hameroff說,” Hameroff說。
Hameroff回答了(無意識)植物細胞中發現微管的批評,Hameroff說植物只有少數微管,可能太少了,無法達到意識所需的閾值。但他還指出,芝加哥大學和同事的格雷戈里·恩格爾(Gregory Engel)觀察到植物光合作用中的量子效應。 “如果番茄或rutabaga可以在溫度溫度下使用量子相干性,為什麼我們的大腦不能?”哈馬洛夫說。
為了應對缺乏理論證據的一般異議,Hameroff引用了2013年的一項研究,導致賓夕法尼亞大學的Rod Eckenhoff提出,這表明麻醉藥(僅阻止有意識的大腦活動)通過微管起作用。
這些研究為樂團或模型提供了一些支持。但是,與所有科學假設一樣,該模型必須積累大量證據,以便在科學界獲得廣泛接受。
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