เว็บสล็อตกลศาสตร์ควอนตัมในสมอง

พลังประมวลผลมหาศาลของเซลล์ประสาท

หมายความเว็บสล็อตว่าสามารถอธิบายสติได้ภายในกรอบโครงสร้างทางประสาทชีวภาพล้วนๆ หรือมีขอบเขตสำหรับการคำนวณควอนตัมในสมองหรือไม่

ความสัมพันธ์ระหว่างกลศาสตร์ควอนตัมและการทำงานของสมองที่สูงขึ้น รวมถึงการมีสติ มักถูกกล่าวถึง แต่ก็ยังไม่เป็นที่เข้าใจกัน นักฟิสิกส์ที่ไม่รู้เกี่ยวกับระบบประสาทวิทยาสมัยใหม่ ถูกล่อลวงให้คิดเอามุมมองที่เป็นทางการหรือแบบทวิสัยของปัญหาทางสมองและจิตใจ ในขณะเดียวกัน นักประสาทวิทยาด้านความรู้ความเข้าใจและนักประสาทวิทยาพิจารณาว่าโลกควอนตัมไม่เกี่ยวข้องกับข้อกังวลของพวกเขา ดังนั้นจึงไม่พยายามทำความเข้าใจแนวคิดของโลกนี้ เราสามารถระบุอะไรได้อย่างมั่นใจเกี่ยวกับความสัมพันธ์ในปัจจุบันระหว่างการค้นคว้าทางวิทยาศาสตร์ทั้งสองสาขา

สิ่งมีชีวิตทางชีววิทยาทั้งหมดต้องปฏิบัติตามกฎของฟิสิกส์ ทั้งแบบคลาสสิกและแบบควอนตัม ตรงกันข้ามกับฟิสิกส์คลาสสิก กลศาสตร์ควอนตัมนั้นไม่มีการกำหนดโดยพื้นฐาน อธิบายปรากฏการณ์ต่างๆ ที่ไม่สามารถเข้าใจได้ในบริบทดั้งเดิม: ข้อเท็จจริงที่ว่าแสงหรืออนุภาคขนาดเล็กใดๆ สามารถประพฤติตัวเหมือนคลื่นหรืออนุภาคได้ ขึ้นอยู่กับการตั้งค่าการทดลอง (ความเป็นคู่ของคลื่นกับอนุภาค) ไม่สามารถระบุตำแหน่งและโมเมนตัมของวัตถุได้พร้อมกันด้วยความแม่นยำที่สมบูรณ์แบบ (หลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก) และความจริงที่ว่าสถานะควอนตัมของวัตถุหลายชิ้น เช่น อิเล็กตรอนคู่สองคู่ อาจมีความสัมพันธ์กันอย่างมาก แม้ว่าวัตถุจะแยกจากกันในเชิงพื้นที่ ซึ่งละเมิดสัญชาตญาณของเราเกี่ยวกับสถานที่ (การพัวพัน)

ปัญหาทางปรัชญาและแนวความคิดที่สำคัญเกี่ยวกับกระบวนการวัดในกลศาสตร์ควอนตัม เพื่อให้เห็นถึงธรรมชาติที่ขัดแย้งกันของการซ้อนทับ นั่นคือความจริงที่ว่าอนุภาคหรือควอนตัมบิต (qubits) ได้รับอนุญาตให้อยู่ในสถานะซ้อนทับของรัฐ – Schrödingerเสนอการทดลองทางความคิดที่มีชื่อเสียง: กล่องปิดผนึกที่ประกอบด้วยการซ้อนทับควอนตัมของทั้งคนตายและ แมวสด เมื่อผู้สังเกตมองดูในกล่องวัดเนื้อหา ฟังก์ชันคลื่น ซึ่งอธิบายความน่าจะเป็นที่ระบบจะพบในสถานะใดสถานะหนึ่ง เรียกว่ายุบ และระบบจะพบในสถานะใดสถานะหนึ่งด้วย ความน่าจะเป็นที่ทราบ

บทบาทของผู้สังเกตการณ์ที่มีสติสัมปชัญญะ

ในกระบวนการวัดนี้ได้รับการถกเถียงกันอย่างถึงพริกถึงขิงตั้งแต่ยุคแรกๆ ของกลศาสตร์ควอนตัม อย่างไรก็ตาม มันยุติธรรมที่จะบอกว่าสติเป็นเพียงตัวยึดตำแหน่งในห่วงโซ่ของสูตรทางคณิตศาสตร์ โดยไม่เกี่ยวข้องกับการศึกษาวงจรประสาทในสิ่งมีชีวิตที่ไม่บุบสลายมากนัก นักฟิสิกส์ควอนตัมส่วนใหญ่มองว่าสมองเป็นเครื่องมือคลาสสิก

การทดลองทางความคิดที่เกี่ยวข้องกับผู้สังเกตการณ์ที่กำลังดูระบบควอนตัมซ้อนด้วยตาข้างหนึ่ง และเมื่อเผชิญหน้ากันอีกข้างหนึ่งอย่างต่อเนื่อง ท้าทายแนวคิดที่ว่ากรอบของควอนตัมเป็นสิ่งจำเป็นในการอธิบายจิตสำนึก เครดิต: Q. PAUL/AIP

คำถามสำคัญที่เรากังวลในที่นี้คือส่วนประกอบใดๆ ของระบบประสาท – เนื้อเยื่อเคลวินที่มีอุณหภูมิ 300 องศาร่วมกับสภาพแวดล้อม – แสดงพฤติกรรมควอนตัมด้วยตาเปล่า เช่น การพัวพันควอนตัม ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการทำงานของสมอง

มีการเสนอเครื่องจักรโมเลกุลและโปรตีนเฉพาะเพื่อใช้การคำนวณควอนตัม ข้อเสนอที่รู้จักกันดีที่สุดคือสมมติฐานของ Penrose และ Hameroff ที่ว่าส่วนประกอบของ tubulin ของ microtubules ซึ่งเป็นโปรตีนโพลีเมอร์ที่เป็นเส้นใยที่สร้างโครงร่างโครงร่างของเซลล์ใช้การคำนวณควอนตัม

บทเรียนจากคอมพิวเตอร์ควอนตัม

เมื่อกษัตริย์สร้างขึ้น ผู้ติดตามของพวกเขาจะรวมตัวกันในวารสารและการประชุมระดับนานาชาติ ทำให้ประชาชนทั่วไปสับสนเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างวิทยาศาสตร์และกวีนิพนธ์ แต่ระบบควอนตัมขนาดใหญ่นั้นยากต่อการวิเคราะห์อย่างจริงจัง ยกเว้นในแบบจำลองหรือลิมิตที่มีอุดมคติสูง ค่าประมาณที่อิงจากแบบจำลองอนุภาคเดียวที่ไม่สมจริงแบบเดียวกัน นำไปใช้กับอนุภาคที่มีปฏิสัมพันธ์หลายล้านล้านอนุภาค แสดงความคลาดเคลื่อนของลำดับความสำคัญสิบประการในผลงานของผู้เขียนที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงเป็นการดีกว่าที่จะหันไปใช้ความเป็นจริงในการทดลองอย่างหนักและทฤษฎีการคำนวณเชิงนามธรรมเพื่อค้นหาความสัมพันธ์ทางประสาทของกระบวนการควอนตัมในสมอง

การคำนวณควอนตัมเป็นเรื่องยากที่จะนำไปใช้ ในเวอร์ชันที่ง่ายที่สุด คอมพิวเตอร์ควอนตัมแปลงสถานะของ qubits สองมิติจำนวนมากโดยใช้การทำแผนที่แบบย้อนกลับ เชิงเส้น และอนุรักษ์ความน่าจะเป็นผ่านลำดับของประตูควอนตัมที่ควบคุมได้จากภายนอกให้อยู่ในสถานะสุดท้ายโดยมีผลที่น่าจะเป็นไปได้ การคำนวณควอนตัมพยายามที่จะใช้ประโยชน์จากความเท่าเทียมที่มีอยู่ในการพัวพันโดยทำให้แน่ใจว่าระบบมีแนวโน้มที่จะมาบรรจบกันกับผลลัพธ์ที่พึงประสงค์ในการคำนวณ

สิ่งนี้ต้องการให้ qubits แยกออกจากส่วนที่เหลือของระบบได้ดี การเชื่อมต่อระบบกับโลกภายนอกเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเตรียมสถานะเริ่มต้น (อินพุต) เพื่อควบคุมวิวัฒนาการของมัน และสำหรับการวัดจริง (เอาท์พุต) อย่างไรก็ตาม การดำเนินการทั้งหมดเหล่านี้จะนำ ‘สัญญาณรบกวน’ มาสู่การคำนวณ (การแยกส่วน) แม้ว่าการถอดรหัสบางส่วนสามารถชดเชยได้ด้วยความซ้ำซ้อนและเทคนิคอื่นๆ ที่ทนทานต่อข้อผิดพลาดเว็บสล็อต