روانشناسیعلوم پایه

آیا هوشیاری و آگاهی به وسیله‌ی فیزیک کوانتوم محدود می‌شود

ما به فهمیدن نزدیک هستیم!

آیا هوشیاری و آگاهی به وسیله‌ی فیزیک کوانتوم محدود میشود؟
ما به فهمیدن نزدیک هستیم.

یکی از مهمترین پرسشهای بدون پاسخ در علم این است که هوشیاری و آگاهی ما چگونه ایجاد شده است. در دهه‌ی ۱۹۹۰، Roger Penrose فیزیکدان، خیلی قبل‌تر از اینکه برای پیش‌بینی سیاهچاله‌ها برنده جایزه نوبل ۲۰۲۰ در فیزیک شود، با Stuart Hameroff متخصص بیهوشی همکاری کرد تا یک پاسخ بلندپروازانه پیشنهاد دهد.
آنها ادعا کردند که سیستم عصبی مغز یک شبکه‌ی پیچیده را تشکیل می‌دهد و هوشیاری و آگاهی تولید می‌کند که باید از قوانین مکانیک کوآنتومی تبعیت کند- نظریه‌ای که چگونگی حرکت ذرات ریزی مثل الکترون‌ها را تعیین می‌کند. به گفته‌ی آنها، این می‌تواند پیچیدگی مرموز هوشیاری و آگاهی انسان را توضیح دهد.
Penrose و Hameroff دچار تردید شدند. قوانین مکانیک کوانتومی معمولا تنها در دماهای بسیار پایین اعمال می‌شوند. به عنوان مثال، رایانه‌های کوانتومی در حال حاضر در دمای حدود منفی ۲۷۲ درجه‌ی سانتیگراد کار می‌کنند. در دماهای بالاتر، مکانیک کلاسیک این کار را می‌کند.
از آنجا که بدن ما در دمای اتاق عمل می‌کند، انتظار دارید که بدن طبق قوانین فیزیک کلاسیک اداره شود. به همین دلیل، نظریه‌ی آگاهی و هوشیاری کوآنتومی توسط بسیاری از دانشمندان کاملا رد شده است- هر چند سایر نظریه‌ها طرفداران مطمئنی دارند.
به جای ورود به این مبحث، من تصمیم گرفتم با همراهی همکارانی از چین، به رهبری پروفسور Xian-Min Jin در دانشگاه جیائوتونگ شانگهای، تعدادی از اصول زیربنایی نظریه‌ی آگاهی و هوشیاری کوآنتومی را امتحان و بررسی نمایم.
در مقاله جدیدمان، ما درمورد چگونگی توانایی حرکت ذرات کوآنتوم در یک ساختار پیچیده مانند مغز – اما در شرایط آزمایشگاهی- تحقیق کرده‌ایم. اگر بتوان روزی یافته‌های ما را با فعالیت اندازه‌گیری شده در مغز مقایسه کرد، ممکن است یک گام به تایید یا رد نظریه‌ی بحث‌برانگیز Penrose و Hameroff نزدیک‌تر شویم.

مغزها و فراکتال‌ها

مغز ما از سلول‌هایی به نام نورون تشکیل شده است، و اعتقاد بر این است که فعالیت آنها با یکدیگر، موجب آگاهی و هوشیاری می‌شود. هر نورون شامل میکروتوبول‌هایی است که مواد را به بخش‌های مختلف سلول منتقل می‌کند. نظریه‌ی پنروز- همروف در مورد آگاهی و هوشیاری کوآنتومی، استدلال می‌کند که میکروتوبولها در الگویی فراکتالی ساخته شده‌اند که امکان وقوع فرآیندهای کوآنتومی را فراهم می‌سازد.
فراکتالها ساختارهایی هستند که نه دو بُعدی‌اند نه سه بُعدی، اما در عوض کسری بین این دو هستند. در ریاضیات، فراکتالها به صورت الگوهای زیبایی نمایان می‌شوند که بینهایت خود را تکرار می‌کنند، و آنچه را که ظاهرا غیرممکن است تولید می‌کنند: ساختاری که دارای یک مساحت محدود اما یک محیط نامحدود است.
تجسم این امر غیرممکن به نظر می‌رسد، اما فراکتالها در واقعیت به طور مکرر در طبیعت رخ می‌دهند. اگر شما از نزدیک به گلبرگ های گل کلم (فلورت) یا شاخه‌های یک سرخس نگاه کنید، می‌بینید که هر دوی آنها از یک شکل پایه و اساسی یکسان تشکیل شده‌اند که بارها و بارها خود را تکرار می‌کنند، اما در مقیاس‌های کوچک و کوچکتر. این مشخصه‌ی اصلی فراکتالها است.
اگر به درون بدنتان نگاه کنید نیز همین اتفاق رخ می‌دهد: برای نمونه، ساختار ریه های شما فراکتال است، همانطور که رگ‌های خون در سیستم گردش خونتان فراکتال هستند. فراکتالها همچنین در آثار هنری تکراری جذاب و فریبنده‌ی MC Escher و Jackson Pollock دیده می‌شوند، و برای دهه‌ها در فنآوری مثل طراحی آنتن‌ها، استفاده می‌شده‌اند.
اینها مثال‌هایی از فراکتالهای کلاسیک هستند- فراکتالهایی که به جای فیزیک کوآنتوم، در اثر قوانین فیزیک کلاسیک باقی می‌مانند.
فهمیدن این مطلب که چرا از فراکتالها برای توضیح پیچیدگی آگاهی و هوشیاری انسان استفاده می‌کنند، آسان است. از آنجا که آنها بینهایت پیچیده هستند، اجازه می‌دهند پیچیدگی از الگوهای تکراری ساده ایجاد شوند، آنها می‌توانند ساختارهایی باشند که از اعماق مرموزِ ذهن ما حمایت می‌کند.
اما اگر این چنین باشد، آن تنها می‌تواند در سطح کوآنتومی اتفاق بیفتد، همراه با ذرات ریزی که در الگوهای فراکتال درون نورون‌های مغز حرکت می‌کنند. به همین دلیل است که فرضیه‌ی Penrose و Hameroff، نظریه «آگاهی کوآنتومی» خوانده می‌شود.

آگاهی و هوشیاری کوآنتومی

ما هنوز قادر نیستیم رفتار فراکتالهای کوآنتومی در مغز را اندازه گیری کنیم- اگر اصلا وجود داشته باشند. اما فنآوری پیشرفته به این معنی است که ما هم اکنون می‌توانیم فراکتالهای کوآنتومی را در آزمایشگاه اندازه‌گیری کنیم. در پژوهش اخیر شامل یک میکروسکوپ تونلی روبشی (STM)، من و همکارانم در Utrecht به دقت الکترونها را در یک الگوی فراکتال مرتب کردیم، یک فراکتال کوآنتومی ایجاد کردیم.
سپس هنگامی که ما عملکرد موج الکترونها، که حالت کوانتومی آنها را توصیف می‌کند، اندازه‌گیری کردیم، متوجه شدیم که آنها نیز در بُعد فراکتالیِ دیکته شده توسط الگوی فیزیکیی که ما ساخته‌ایم، زندگی می‌کنند. در این مورد، الگویی که ما در مقیاس کوآنتوم استفاده کردیم مثلث سرپنسکی بود، که شکلی است در حالتی بین یک بُعدی و دو بُعدی.
این یافته‌ای هیجان‌انگیز بود، اما تکنیکهای STM نمی‌توانند چگونگی حرکت ذرات کوآنتومی را بررسی کنند- حرکاتی که به ما در مورد چگونگی فرآیندهای کوآنتومی که ممکن است در مغز رخ دهد مطالب بیشتری خواهند گفت. بنابراین در آخرین پژوهشمان، من و همکارانم در دانشگاه جیائوتونگ شانگهای یک گام فراتر رفتیم. با استفاده از پیشرفته‌ترین آزمایشات فوتونیک، قادر شدیم حرکت کوآنتومی که درون فراکتالها رخ می‌دهد را با جزئیات بی‌نظیر و بی‌سابقه‌ای آشکار نماییم.
ما با تزریق فوتون (ذرات نور) به درون یک تراشه مصنوعی که با زحمت در یک مثلث سرپنسکی ظریف مهندسی شده بود، به این مهم دست یافتیم.
ما فوتونها را در راس مثلث تزریق کردیم و تماشا کردیم چگونه آنها تحت فرآیندی به نام انتقال کوآنتوم، در سراسر ساختار فراکتالِ آن گسترش مییابند. سپس ما این آزمایش را روی دو ساختار فراکتال متفاوت، که هردو به جای مثلث، مربع بودند، تکرار کردیم. و در هر کدام از این ساختارها صدها آزمایش انجام دادیم.
مشاهدات ما از این آزمایشات آشکار می‌کند که فراکتالهای کوآنتومی در واقع در مسیری متفاوت از انواع کلاسیک رفتار می‌کنند. به طور خاص، ما دریافتیم که در مقایسه با موارد کلاسیک، در موارد کوآنتومی، گسترش نور در عرض یک فراکتال به وسیله‌ی قوانین متفاوتی اداره میشود.
این دانش جدید از فراکتالهای کوآنتومی می‌تواند پایه‌ها و بنیان‌هایی را برای دانشمندان فراهم نماید تا به طور تجربی تئوری آگاهی کوآنتومی را مورد آزمون قرار دهند. اگر روزی اندازه‌گیری‌های کوآنتومی از مغز انسان ممکن شود، آنها می‌توانند با نتایج ما مقایسه شوند تا به طور قطعی تصمیم گرفته شود که آیا هوشیاری و آگاهی پدیده‌ای کلاسیک است یا کوآنتومی.
کار ما همچنین می‌تواند پیامدهای عمیقی در زمینه های علمی داشته باشد. با بررسی انتقال کوآنتومی در ساختارهای فراکتالی که به طور مصنوعی طراحی کرده‌ایم، ممکن است اولین گامهای کوچک به سمت اتحاد فیزیک، ریاضیات و زیست‌شناسی را برداشته باشیم، که می‌تواند تا حد زیادی فهم ما از جهان اطرافمان و جهانی که در سرمان وجود دارد را افزایش دهد.

منبع
www.sciencealert.com

1 دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا