อัปเดตเมื่อวันจันทร์ที่ 1 กรกฎาคมเวลา 9:25 น. ET
นิวยอร์ก - ความคิดที่ว่าจิตสำนึกเกิดขึ้นจากปรากฏการณ์เชิงกลของควอนตัมในสมองนั้นน่าสนใจ แต่ก็ขาดหลักฐานนักวิทยาศาสตร์กล่าว
นักฟิสิกส์โรเจอร์เพนโรสแห่งมหาวิทยาลัยอ๊อกซฟอร์ดและวิสัญญีแพทย์สจวร์ตฮามเมอร์ฟแห่งมหาวิทยาลัยแอริโซนาเสนอว่าสมองทำหน้าที่เป็นกจำนวนคอมพิวเตอร์- เครื่องคำนวณที่ใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์เชิงกลควอนตัม (เช่นความสามารถของอนุภาคที่จะอยู่ในสองสถานที่ในครั้งเดียว) เพื่อทำการคำนวณที่ซับซ้อน ในสมองเส้นใยภายในเซลล์ประสาทสามารถสร้างหน่วยพื้นฐานของการคำนวณควอนตัม Penrose และ Hameroff อธิบายได้ที่การประชุมนานาชาติ Global Future 2045การประชุมแห่งอนาคตจัดขึ้นที่นี่วันที่ 15-16 มิถุนายน
ความคิดนี้น่าดึงดูดเพราะประสาทวิทยาศาสตร์จนถึงตอนนี้ยังไม่มีคำอธิบายที่น่าพอใจสำหรับการมีสติ-สถานะของการรับรู้ตนเองและมีประสบการณ์ทางประสาทสัมผัสและความคิด แต่นักวิทยาศาสตร์หลายคนสงสัยว่าไม่มีหลักฐานการทดลองสำหรับความคิด -จิตสำนึกในการนอนหลับ: 10 อันดับความลึกลับของจิตใจ-
ออร์ชหรือรุ่น
Penrose และ Hameroff พัฒนาความคิดของพวกเขาอย่างอิสระ แต่ร่วมมือกันในช่วงต้นทศวรรษ 1990 เพื่อพัฒนาสิ่งที่พวกเขาเรียกว่าแบบจำลองการลดวัตถุประสงค์ (Orch OR)
งานของ Penrose ขึ้นอยู่กับการตีความของนักคณิตศาสตร์ Kurt Godel'sทฤษฎีบทไม่สมบูรณ์ซึ่งระบุว่าผลลัพธ์บางอย่างไม่สามารถพิสูจน์ได้ด้วยอัลกอริทึมคอมพิวเตอร์ Penrose ให้เหตุผลว่านักคณิตศาสตร์ของมนุษย์สามารถพิสูจน์ผลลัพธ์ที่เรียกว่า "Godel-Unprovable" ผลลัพธ์และดังนั้นสมองของมนุษย์จึงไม่สามารถอธิบายได้ว่าเป็นคอมพิวเตอร์ทั่วไป เขากล่าวว่าเพื่อให้บรรลุความสามารถที่สูงขึ้นกระบวนการสมองจะต้องพึ่งพากลศาสตร์ควอนตัม
แต่ทฤษฎีของ Penrose ไม่ได้อธิบายว่าการคำนวณควอนตัมนี้เกิดขึ้นภายในสมองที่เกิดขึ้นจริงเพียงแค่ว่าปรากฏการณ์นี้จะต้องใช้ในการแก้สมการทางคณิตศาสตร์บางอย่าง Hameroff อ่านงานของ Penrose และแนะนำโครงสร้างเส้นใยขนาดเล็กที่ให้การสนับสนุนโครงสร้างของเซลล์ - รู้จักกันในชื่อmicrotubules- อาจมีความสามารถในการคำนวณควอนตัม
microtubules ประกอบด้วยหน่วยของโปรตีน tubulin ซึ่งมีภูมิภาคที่อิเล็กตรอนหมุนวนอยู่ใกล้กันมาก Hameroff เสนอว่าอิเล็กตรอนเหล่านี้อาจกลายเป็น "ควอนตัมเข้าไปพัวพัน"สถานะที่อนุภาคทั้งสองยังคงเชื่อมต่อและการกระทำที่ดำเนินการกับหนึ่งส่งผลกระทบต่ออีกอนุภาคแม้ว่าทั้งสองจะถูกคั่นด้วยระยะทาง
ในวงออร์ชหรือแบบจำลองความน่าจะเป็นทางคณิตศาสตร์ที่อธิบายสถานะควอนตัมของอิเล็กตรอนที่พันกันเหล่านี้ใน microtubules จะไม่เสถียรในเวลาอวกาศ ความน่าจะเป็นทางคณิตศาสตร์เหล่านี้เรียกว่าฟังก์ชั่นคลื่นและในสถานการณ์นี้พวกเขาล่มสลายย้ายจากสถานะของความน่าจะเป็นไปสู่ความเป็นจริงที่เฉพาะเจาะจง ในสถานะนี้ microtubules ในเซลล์ประสาทเดียวสามารถเชื่อมโยงกับเซลล์ประสาทอื่น ๆ ผ่านการเชื่อมต่อไฟฟ้าที่รู้จักกันในชื่อการแยกช่องว่าง ทางแยกเหล่านี้จะช่วยให้อิเล็กตรอน "อุโมงค์" ไปยังภูมิภาคอื่น ๆ ของสมองส่งผลให้เกิดคลื่นของกิจกรรมประสาทที่ถูกมองว่าเป็นประสบการณ์ที่มีสติ
“ เพนโรสมีกลไกสำหรับการมีสติและฉันมีโครงสร้าง” Hameroff บอก LiveScience
ปัญหาเกี่ยวกับโมเดล
น่าสนใจอย่างที่ฟังดูหรือแบบจำลองยังไม่ได้รับการทดสอบการทดลองและนักวิทยาศาสตร์หลายคนปฏิเสธ
คอมพิวเตอร์ควอนตัม-คอมพิวเตอร์ที่ใช้ประโยชน์จากเอฟเฟกต์เชิงกลของควอนตัมเพื่อให้ได้การคำนวณที่รวดเร็วอย่างมาก-ได้รับการทฤษฎี แต่มีเพียงเครื่องเดียวเท่านั้น (สร้างโดย บริษัท D-Wave) มีวางจำหน่ายทั่วไปและไม่ว่าจะเป็นคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่แท้จริงหรือไม่ คอมพิวเตอร์ดังกล่าวจะมีความอ่อนไหวอย่างมากต่อการก่อกวนในระบบซึ่งนักวิทยาศาสตร์เรียกว่า "เสียงรบกวน" เพื่อลดเสียงรบกวนเป็นสิ่งสำคัญที่จะแยกระบบและทำให้มันเย็นมาก (เพราะความร้อนทำให้อนุภาคเร่งความเร็วและสร้างเสียงรบกวน)
อาคารคอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นความท้าทายแม้ภายใต้เงื่อนไขที่ควบคุมอย่างระมัดระวัง "นี่เป็นภาพที่โดดเดี่ยวสำหรับการคำนวณควอนตัมภายในสมองที่เปียกและอบอุ่น" Christof Koch และ Klaus Hepp จากมหาวิทยาลัยซูริคสวิตเซอร์แลนด์เขียนในบทความที่ตีพิมพ์ในปี 2549 ในวารสารธรรมชาติ
ปัญหาอีกประการหนึ่งเกี่ยวกับแบบจำลองนั้นเกี่ยวข้องกับช่วงเวลาที่เกี่ยวข้องในการคำนวณควอนตัม MIT นักฟิสิกส์ Max Tegmark ได้ทำการคำนวณผลกระทบควอนตัมในสมองโดยพบว่าสถานะควอนตัมในสมองนั้นสั้นเกินไปที่จะนำไปสู่การประมวลผลสมองที่มีความหมาย Tegmark เรียกว่า Orch หรือ Model Vague โดยบอกว่าตัวเลขเดียวที่เขาเห็นสำหรับรุ่นคอนกรีตที่มากขึ้นนั้นเป็นไปได้
“ หลายคนดูเหมือนจะรู้สึกว่าการมีสติเป็นความลึกลับและกลไกควอนตัมเป็นปริศนาดังนั้นพวกเขาจึงต้องเกี่ยวข้องกัน” Tegmark กล่าวกับ LiveScience
วงกลมหรือแบบจำลองดึงคำวิจารณ์จากนักประสาทวิทยาเช่นกัน แบบจำลองถือว่าความผันผวนของควอนตัมภายใน microtubules ทำให้เกิดสติ แต่ Microtubules ยังพบได้ในเซลล์พืชกล่าวว่า Bernard Baars นักประสาทวิทยาเชิงทฤษฎีซีอีโอของสังคมที่ไม่แสวงหาผลกำไรเพื่อวิทยาศาสตร์สมองสมองใน Falls Church, Va. ซึ่งกล่าวเสริมว่า "พืชเพื่อความรู้ที่ดีที่สุดของเรา
การวิพากษ์วิจารณ์เหล่านี้ไม่ได้แยกแยะจิตสำนึกควอนตัมในหลักการ แต่ไม่มีหลักฐานการทดลองนักวิทยาศาสตร์หลายคนยังคงไม่มั่นใจ
"ถ้ามีคนมาทดลองเพียงครั้งเดียว" เพื่อแสดงให้เห็นถึงจิตสำนึกควอนตัม Baars กล่าวว่า "ฉันจะทิ้งความสงสัยทั้งหมดของฉัน"
หมายเหตุของบรรณาธิการ: บทความนี้ได้รับการปรับปรุงเมื่อวันที่ 27 มิถุนายน 2013 เพื่อแก้ไขคำแถลงว่า "ไม่มีคอมพิวเตอร์ควอนตัม ... ได้รับการรับรู้" บริษัท D-Wave อ้างว่าได้สร้างขึ้นมาแม้ว่าบางคนจะถามว่ามันทำหน้าที่เป็นคอมพิวเตอร์ควอนตัมหรือไม่
ภาคผนวก: (1 กรกฎาคม 2013)
ในการตอบสนองต่อการวิพากษ์วิจารณ์ของ Orch หรือ Model ที่อ้างถึงในบทความนี้ Stuart Hameroff เสนอหลักฐานหลายชิ้น ในการตอบกลับการคัดค้านว่าสมองอุ่นเกินไปสำหรับการคำนวณควอนตัม Hameroff อ้างถึงการศึกษาปี 2013 ที่นำโดย Anirban Bandyopadhyay ที่สถาบันวิทยาศาสตร์วัสดุแห่งชาติ (NIMS) ใน Tsukuba ประเทศญี่ปุ่นซึ่งพบว่า“ microtubules กลายเป็นสื่อนำไฟฟ้าควอนตัม
ในการตอบกลับการวิพากษ์วิจารณ์ว่า microtubules พบในเซลล์พืช (หมดสติ) Hameroff กล่าวว่าพืชมี microtubules เพียงเล็กน้อยมีแนวโน้มน้อยเกินไปที่จะไปถึงเกณฑ์ที่จำเป็นสำหรับการมีสติ แต่เขาก็ยังตั้งข้อสังเกตอีกว่าเกรกอรี่เอ็นเกลแห่งมหาวิทยาลัยชิคาโกและเพื่อนร่วมงานได้สังเกตเห็นผลควอนตัมในการสังเคราะห์แสงของพืช “ ถ้ามะเขือเทศหรือ rutabaga สามารถใช้การเชื่อมโยงควอนตัมที่อุณหภูมิอบอุ่นทำไมสมองของเราถึงไม่ได้” Hameroff กล่าว
ในการตอบสนองต่อการคัดค้านทั่วไปต่อการขาดหลักฐานสำหรับทฤษฎีของเขา Hameroff อ้างถึงการศึกษาปี 2013 นำ Rod Eckenhoff ที่มหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียซึ่งแสดงให้เห็นว่ายาชา - ซึ่งหยุดการทำงานของสมองอย่างมีสติ - กระทำผ่าน microtubules
การศึกษาเหล่านี้ให้การสนับสนุนหรือแบบจำลอง แต่เช่นเดียวกับสมมติฐานทางวิทยาศาสตร์ทั้งหมดแบบจำลองจะต้องสะสมหลักฐานสำคัญเพื่อให้ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในชุมชนวิทยาศาสตร์
ติดตามลูอิสถามบนTwitterและGoogle+- ติดตามเรา@livescience-Facebook-Google+- บทความต้นฉบับเกี่ยวกับLiveScience.com-
