7月1日星期一,美国东部时间上午9:25更新。
纽约 - 科学家说,意识源于大脑中的量子机械现象的想法令人着迷,但缺乏证据。
牛津大学的物理学家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)和亚利桑那大学的麻醉师斯图尔特·哈默夫(Stuart Hameroff)提出,大脑充当计算机的数量- 使用量子机械现象(例如粒子一次在两个地方的能力)进行复杂计算的计算机。在大脑中,神经元内的纤维可以形成量子计算的基本单位,彭罗斯和哈马洛夫在全球未来2045年国际大会,6月15日至16日在这里举行的未来派会议。
这个想法很有吸引力,因为到目前为止的神经科学对意识没有令人满意的解释 - 自我意识和具有感官经验和思想的状态。但是许多科学家持怀疑态度,理由是缺乏实验证据。 [意识睡眠:心灵的十大奥秘这是给出的
乐团或模特
Penrose和Hameroff独立发展了他们的想法,但在1990年代初进行了合作,开发了他们所谓的精心策划的客观减少(Ort OR)模型。
彭罗斯(Penrose)的作品基于对数学家库尔特·戈德尔(Kurt Godel)的解释不完整定理,其中指出某些结果无法通过计算机算法证明。彭罗斯(Penrose)认为,人类数学家能够证明所谓的“不可证实的”结果,因此人的大脑不能被描述为典型的计算机。他说,为了达到这些更高的能力,大脑过程必须依靠量子力学。
但是彭罗斯的理论并没有解释这种量子计算是如何发生在实际大脑内部的,只是需要这种现象来求解某些数学方程。 Hameroff阅读了Penrose的作品,并提出了小型纤维结构,这些结构为细胞提供了结构支持 - 称为微管- 可能能够执行量子计算。
微管由蛋白质微管蛋白的单位组成,该单位包含电子在彼此非常近的区域旋转的区域。 Hameroff提出这些电子可能会变成”量子纠缠,“即使两者被距离隔开,两个粒子保留连接的状态也会影响另一个连接。
在乐团或模型中,描述微管中这些纠缠电子的量子状态的数学概率在时空变得不稳定。这些数学概率称为波函数,在这种情况下,它们崩溃了,从概率状态转变为特定的现实。在这种状态下,一个神经元中的微管可以通过称为间隙连接的电连接与其他神经元中的微管相关。这些连接将使电子可以“隧道”到大脑的其他区域,从而导致神经活动的波浪被认为是有意识的体验。
Hameroff告诉LiveScience:“彭罗斯有一种意识的机制,我有一个结构。”
模型问题
听起来很有趣,乐团或模型尚未通过实验进行测试,许多科学家拒绝了它。
量子计算机(利用量子机械效应来实现极快计算的计算机)已经被理论上了,但是只有一台(由D-Wave公司构建)是市售的,以及它是否是一台真正的量子计算机。这样的计算机对系统中的扰动非常敏感,科学家称之为“噪声”。为了最大程度地减少噪声,隔离系统并保持非常冷很重要(因为热量会导致颗粒加快并产生噪声)。
构建量子计算机即使在仔细控制的条件下,也有挑战。瑞士苏黎世大学的克里斯托夫·科赫(Christof Koch)和克劳斯·赫普(Klaus Hepp)在2006年发表的《自然杂志》上发表的一篇文章中写道:“这为潮湿和温暖的大脑内的量子计算描绘了一幅荒凉的图片。”
该模型的另一个问题与量子计算中涉及的时间尺度有关。麻省理工学院物理学家Max Tegmark完成了大脑中量子效应的计算,发现大脑中的量子状态持续太短,无法导致有意义的大脑处理。 Tegmark称之为乐团或模型模糊,称他看到的更具体的模型所看到的唯一数字已经过去了。
Tegmark告诉LiveScience:“许多人似乎觉得意识是一个谜,量子力学是一个谜,因此必须与之相关。”
乐团或模型也引起了神经科学家的批评。该模型认为微管内部的量子波动会产生意识。但是在植物细胞中也发现了微管,理论上的神经科学家伯纳德·巴尔斯(Bernard Baars)是弗吉尼亚州福尔斯教堂的非营利性思维脑科学学会首席执行官,他补充说:“据我们所知,植物毫无意识,没有意识。”
这些批评并不排除原则上的量子意识,而是没有实验证据,许多科学家仍然不相信。
巴尔斯说:“如果有人提出一个单一的实验,”为了证明量子意识,我将放弃所有的怀疑。”
编者注:本文于2013年6月27日更新,以修改“没有实现量子计算机……”。该公司D-Wave声称创建了一个,尽管有些人质疑它是否确实是量子计算机的性能。
附录:( 2013年7月1日)
为了回应本文中引用的乐团或模式的批评,Stuart Hameroff提供了几种证据。在回答以下异议:大脑对于量子计算太温暖的反对意见,Hameroff引用了一项由日本Tsukuba国家材料科学研究所(NIMS)的Anirban Bandyopadhyay领导的一项2013年的研究,该研究发现“微管在特定的儿童频率处刺激时,微管本质上是量子导电性的,” Hameroff说,” Hameroff说。
Hameroff回答了(无意识)植物细胞中发现微管的批评,Hameroff说植物只有少数微管,可能太少了,无法达到意识所需的阈值。但他还指出,芝加哥大学和同事的格雷戈里·恩格尔(Gregory Engel)观察到植物光合作用中的量子效应。 “如果番茄或rutabaga可以在温度温度下使用量子相干性,为什么我们的大脑不能?”哈马洛夫说。
为了应对缺乏理论证据的一般异议,Hameroff引用了2013年的一项研究,导致宾夕法尼亚大学的Rod Eckenhoff提出,这表明麻醉药(仅阻止有意识的大脑活动)通过微管起作用。
这些研究为乐团或模型提供了一些支持。但是,与所有科学假设一样,该模型必须积累大量证据,以便在科学界获得广泛接受。
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