Hur är den mänskliga hjärnan relaterad till kvantfysik?

2024 Författare: Seth Attwood | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 16:17

Ingen vet vad medvetande är och hur det fungerar. Naturligtvis har forskare från olika vetenskapsområden en mängd olika antaganden om detta, men ingen kan ge ett exakt svar på frågan om vad medvetande är. En liknande situation observeras med kvantmekanik - studera interaktionen mellan de minsta partiklarna i universum med varandra, fysiker har lärt sig mycket. Men eftersom kvantmekaniken inte stämmer överens med Einsteins allmänna relativitetsteori, kan forskarna inte ta reda på hur man för dem till en gemensam nämnare.

Enligt en av 1900-talets största vetenskapsmän, fysikern Richard Feynman, förstår ingen riktigt kvantmekaniken. Intressant nog kunde han lika gärna ha talat om ett lika invecklat medvetandeproblem. Trots att vissa forskare tror att medvetandet bara är en illusion, tror andra tvärtom att vi inte alls förstår var det kommer ifrån.

Så det är inte förvånande att det urgamla mysteriet med medvetande har fått vissa forskare att vända sig till kvantfysik för att förklara det. Men hur kan ett olöst mysterium förklaras av ett annat?

Vad är medvetande?

Det är svårt att definiera medvetande. Hur ska man svara på frågan om "varför är jag jag" eller "hur skiljer sig mitt medvetande från en katts medvetande?" eller "varför uppfattar jag världen på detta sätt och inte på annat sätt?" Lyckligtvis finns det forskare i världen som är redo att ge svar, om inte alla, så många frågor om vad mänskligt medvetande är.

Kognitionsfilosofen Daniel Dennett, professor vid Tufts University (USA), berättar till exempel i sin bok "From Bacteria to Bach and Back" om hur biologiska processer i människokroppen skapar en ström av tankar och bilder. Professorn menar att den subjektiva filmen som spelas framför ögonen på var och en av oss inte är något annat än en illusion skickligt vävd av vår hjärna. Han menar också att medvetandet inte är så mystiskt som vi tror och menar att vetenskapen borde förklara hjärnans objektiva funktion.

Bland de forskare som inte håller med Dennetts synpunkt finns den australiensiske filosofen och läraren David Chalmers. Han föreslår att betrakta medvetandet som något grundläggande, till exempel som fysikens lagar, som kan upptäckas i framtiden med den senaste tekniken. Hans andra ännu mer radikala idé kallas "panspichismhypotesen", enligt vilken medvetandet är universellt och vilket system som helst besitter det till viss del, även elementarpartiklar och fotoner. Och där det finns fotoner kan det finnas kvantmekanik.

Hur är kvantfysik relaterad till medvetande?

1921 tilldelades Albert Einstein Nobelpriset i fysik för sin upptäckt av lagen om den fotoelektriska effekten. Fysikern trodde att ljus, som vanligtvis anses vara en kontinuerlig våg, också kan fördelas i kvanta, som vi kallar fotoner. Denna händelse, tillsammans med Max Plancks förståelse av svartkroppsstrålning, Niels Bohrs nya atommodell, Arthur Comptons röntgenstudier och Louis de Broglies antagande att materia har vågliknande egenskaper, markerade början på en ny kvantera där du och jag hade turen att leva.

Är det någon överraskning att en ny kvantteori om medvetande har dykt upp kallad Orchestrated Objective Reduction (Orch OR), sponsrad av Nobelpristagaren i fysik professor Roger Penrose vid University of Oxford och anestesiolog Stuart Hameroff vid University of Arizona.

Orch OR-teorin, även om den har genomgått ett antal förändringar sedan starten, säger generellt att upptäckten av kvantsvängningar i "mikrotubuli" som finns inuti hjärnans nervceller ger upphov till medvetande. Mikrotubuli (proteinpolymerer) styr neuronala och synaptiska funktioner och kopplar hjärnprocesser till självorganiserande processer på kvantnivå. Forskare tror att den nya teorin till och med kan förklara livet efter detta.

Notera att teorin om Penrose och Hameroff har orsakat ett antal kritik, dock har tillämpningen av kvantteorin i ett biologiskt sammanhang fortsatt och haft störst framgång i förhållande till fotosyntes. Intressant nog tyder studier av lukt, enzymer och till och med fågel-DNA också på att kvanteffekter kan vara mer involverade i biologiska organismers funktion.

Doktoranden Bethany Adams publicerade nyligen en artikel i Physics World om kvanteffekternas roll i hjärnan. Adams studie belyser en rad möjliga kvanteffekter på hjärnan, men hennes doktorandstudie

fokuserar på kvantintrasslingen mellan neuroner och hur den kan påverkas av läkemedel som litium.

Även om Adams arbete täcker flera potentiella tillämpningar, hoppas hon själv att hennes forskning ska ge världen en bättre förståelse för hur antidepressiva och humörstabilisatorer fungerar, såväl som nya behandlingar för många psykiska sjukdomar. Men vem vet, kanske kommer hennes arbete att göra det möjligt för forskare att förklara hur medvetandet fungerar och var det kommer ifrån.