Ali kvantna fizika lahko razloži zavest?
Vprašanje, kako lahko snov ustvari zavest je eno največjih neodgovorjenih vprašanj človeštva. Zdaj znanstveniki iščejo odgovor v svetu neznansko majhnega.
Čeprav vprašanje bega človeštvo že od nekdaj, sta se v 90-ih letih "tipanja" za odgovorom lotila nobelovec za fiziko Roger Penrose (ki je med drugim napovedal tudi obstoj črnih lukenj) in anesteziolog Stuart Hameroff, je za spletno stran thecoversation.com povedala teoretična fizičarka, Christiane de Morais Smith.
Penrose in Hameroff trdita, da živčni splet v možganih tvori kompleksno prepleteno mrežo in da zavest, ki jo ta mreža izoblikuje, deluje po pravilih kvantne mehanike - teorije o tem, kako se gibljejo in medsebojno sodelujejo delci, manjši od atoma. To bi, pravita, lahko razjasnilo skrivnostno kompleksnost človekove zavesti.
Vendar sta pri svoji domnevi naletela na velikansko oviro. Zakoni, ki veljajo za kvantno fiziko, "delujejo" le pri temperaturah blizu absolutne ničle (-273,15 °C). Kvantni računalniki recimo, delujejo le pri -272 stopinjah. Pri višjih temperaturah se snov začne obnašati tako, kot narekuje klasična mehanika. Glede na to, da naše telo deluje pri bolj ali manj sobni temperaturi, bi torej pričakovali, da se pokorava slednji. Zato so mnogi znanstveniki "kvantno teorijo zavesti" zavrgli.
Christiane de Morais Smith pa je združila moči s kitajskimi kolegi, ki jih vodi profesor Xian-Min Jin iz šanghajske univerze Jiaotong in skupaj so preverjali, ali obstajajo osnovni principi, ki bi "kvantno teorijo zavesti" lahko podpirali.
Naše možgane tvorijo živčne celice, imenovane nevroni. Vsak nevron pa vsebuje drobne celične organele, imenovane mikrotubuli. To so nekakšne mikroskopske cevke, ki skrbijo za to, da se snovi premeščajo iz enega dela celice v drugi. Penrose-Hameroffova teorija pa temelji prav na delovanju teh cevčic. Znanstvenika namreč menita, da imajo te cevčice t.i. "fraktalno strukturo", katere proizvod je zavest.
Fraktali - kaj so?
Fraktali so na videz nenavadne strukture. Matematično so nekje vmes med dvodimenzionalno strukturo (kot je recimo ravnina) in trodimenzionalno (kot je prostor). Gre pa za čudovite vzorce, ki se ponavljajo v neskončnost in pri tem ustvarjajo nekaj na videz nemogočega - strukturo, ki ima končno površino, a neskončen obseg.
To si je kar tako v glavi skoraj nemogoče predstavljati, vendar se fraktali pogosto pojavljajo v naravi. Če na primer pobliže pogledate cvetačin svet ali list praproti, boste opazili, da sta obe zgrajeni iz vzorca, ki se kar naprej ponavlja vendar v vse manjšem in manjšem merilu. Fraktalne vzorce je moč najti tudi v naših telesih: Pljuva in ožilje imajo fraktalno strukturo. Navidezno enostavni vzorci, ki se ponavljajo, na koncu tvorijo kompleksno strukturo. To je ključna lastnost fraktalov.
In prav ta lastnost naj bi bila ključna pri nastanku zavesti - kot kompleksnosti, ki se pojavi iz preprostih, ponavljajočih se vzorcev. Vendar se to nastajanje lahko zgodi le na kvantnem nivoju, z majnimi delci, ki se v fraktalnih vzorcih gibljejo v možganskih nevronih. Zato sta Penrose in Hameroff svojo teorijo poimenovala teorija o kvantni zavesti.
Globoke posledice
Ali kvantni fraktalni vzorci v možganih obstajajo in kako jih meriti, tega še ne vemo, pravi De Morais Smithova. Vendar sodobna tehnologija omogoča merjenje kvantnih fraktalov v laboratorijih. Skupina, s katero sodeluje, je namreč uspela s pomočjo elektronskega mikroskopa urediti elektrone v fraktalni vzorec in tako ustvarila kvantni fraktal. Sedaj raziskujejo, kako se elektroni v takem fraktalnem vzorcu obnašajo, kar bi lahko pomagalo pri razumevanju, kako bi tudi v možganih lahko nastali kvatni fraktali.
"Če bodo naša spoznanja nekoč lahko primerjali z resnično izmerjenimi aktivnostmi v možganih, bomo morda korak bliže k temu, da bomo teorijo Penrosea in Hameroffa lahko potrdili, ali pa ovrgli, in tako ugotovili ali je zavest kvantni pojav ali pojav, ki ima za podlago klasično fiziko," pravi De Morais Smithova.
Poleg tega, meni fizičarka, bi lahko naša odkritja imela globoke posledice v širši znanosti. Z raziskovanjem kvantnega transtporta v naših umetno oblikovanih strukturah bi lahko naredili prvi korak k združevanju fizike, matematike in biologije, kar bi močno obogatilo naše razumevanje sveta okoli nas in tistega, ki obstaja v naših glavah.
