wolf
2015/04/28, 23:47
شاید ما انسانها در طول تکامل(فرگشت) توانسته باشیم حتی شکل مهد تکاملی خودمان را دگرگون کنیم، اما علم هر چه قدرتش بیشتر شده، ما را با پرسش های بنیادی تری نیز دست به گریبان کرده است.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/14444.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/14444.jpg)
آشنایی با نظریه اُرک-اُر (Orch-OR):بعد از شروعی فوق العاده در قرن بیستم، ما دو نظریه پیشرو ولی عمیقا متناقض در دست داریم: نسبیت و کوانتوم. صنایع الکترونیک، تسخیر فضا و ارتباطات ما هنوز بر پایه مکانیک کوانتومی از یک سو و نسبیت از سویی دیگر است. در نظریه نسبیت مشاهده گر، در یک چارچوب هندسی چهار بعدی است که تاثیری در موضوع مورد مشاهده ندارد؛ ولی وقتی به مقیاس های کوچکتر کوانتومی میرسیم، همه مشاهدات ما در مه غلیظی از “عدم قطعیت” فرو میرود. در واقع تاکنون نتوانسته ایم یک فرمول دو سانتی متری(E=MC2) برای پیش بینی رفتار جهان، در بنیادین ترین حالت خود(جهان ذرات) تعریف کنیم. ذرات پیش بینی ناپذیرند، تنها راه توصیف رفتارآنها، پذیرفتن این عدم قطعیت و استفاده از مکانیک موفق کوانتومی_ برای تعیین فقط”احتمال”حضور ذره در جایی_ است.آنچه اینشتین را بر آشفت که “خدا تاس نمی ریزد” دلالت بر همین تعارض بنیادین در کوانتوم دارد: ما جهان را یکتا مشاهده می کنیم، نه بصورت سوپی از ذرات و امواج. فیزیک کوانتوم می گوید ماده در بنیادیترین حالت خود هم ذره است و هم موج؛ ولی در هر زمان میتوان فقط یکی از این دو چهره را دید: ذره یا موج. همچنین هرگونه مشاهده و آزمایشی، میتواند بر سیستم ذرات اثر گذاشته و نتیجه مشاهده را تغییر دهد. جالب اینجاست که این ایده ها قویا اثبات شده است. با در نظر گرفتن این نکته که مغز ما نیز از جنس همین ذرات و قواعد کوانتومی عجیب و غریب است! سوال اینجاست: ما چگونه کمد لباس و مسابقه فوتبال و کهکشان آندرومدا را در جهانی کوانتومی بصورت قطعی و بی واسطه درک می کنیم؟در سالهای اخیر موجی از کج فهمی به فرهنگ علم هجوم آورده است: ایده های شبه علمی و آلوده به مغالطه های مفهومی و مصداقی _جهت توصیف ذهن کوانتومی و بسط آن به متافیزیک. به هر روی داستان علم هر چه پیش میرود، ما یاد میگیریم با استفاده از مفاهیم بنیادین فیزیکی، جهان اطراف را رمزگشایی کنیم. آنچه در اینجا می آید، آشنایی با یکی از نظریات حرفه ای و میان رشته ای است. جاییکه زیست شناسی، ریاضیات، هندسه، فلسفه و فیزیک به هم نزدیک میشوند. ماجرا در مورد ساختار مغز در سطح درون نورون و رابطه اش با ادراک و آگاهی است.”استوارت همِروف” متخصص بیهوشی و “راجر پِنروز ” ریاضی – فیزیکدان، معتقدند راه حل را با نظریه ی اُرک-اُر (Orch-OR) یافته اند. تئوری مجادله آمیز بیست ساله اُرک-اُر، مدعی است که آگاهی از سطح عمیق تری منشعب می شود.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/stuart_roger.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/stuart_roger.jpg)
استوارت همروف(سمت راست) و راجر پنروز(سمت چپ)
تقلیل هماهنگ عینی(Orchestrated Objective Reduction):اولین بار توسط راجر پنروز ریاضی فیزیکدان موسسه ریاضی دانشگاه آکسفورد (قبلا به همراه هاوکینگ نظریه مدرن سیاهچاله ها را بنیان نهاده است) و استوارت همروف متخصص بیهوشی از دانشگاه آریزونا، در اواخر دهه ۱۹۹۰ مطرح شد.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/3DMT.gif (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/3DMT.gif)
تصویری از ریزلوله در نورون
پیشنهاد آنها این است: براساس نظریه گودل در ریاضیات، آگاهی فرآیندی است محاسبه ناپذیر (نه صرفاً تصادفی). این فرآیند از طریق داده های سیناپسی و خاطره ذخیره شده در ریز لوله ی نورون های مغزی انجام میشود، که با ارتعاشات کوانتومی ریزلوله ها هماهنگ شده است. ریزلوله ها اجزا اصلی ساختار اسکلت سلولی را شکل می دهند.این دو دانشمند منشأ ریتم های امواج پایه ای مغزی – «EEG» – را از همین ارتعاشات کوانتومی می دانند. (منشا “EEG” بیش از یک قرن است که ناشناخته مانده). همچنین با پیشرفت علم IT(هوش مصنوعی)، تنور مباحث باستانی در مورد منشا آگاهی،جبر و اختیار و تفاوت انسان و ماشین دوباره داغ شده است.وقتی بیشتر به موضوع علاقمند شدم، دریافتم از این نظریه پیشرو هنوز ترجمه مستقیم موجود نیست(فقط مختصری در ویکی پدیا). بر آن شدم با خلاصه نگاری از مقالات مرجع، اشتیاق خود را با دیگر همزبانان شریک شوم.آگاهی چیست؟در برخی از دیدگاه های فلسفی، آگاهی را جزء بنیادین طبیعت می دانند. برای مثال در دیدگاهی به نام روح انگاری کلی (pansychism) آگاهی کیفیتی از ماده است و همه اتم هاو ذرات زیر اتمی حاوی عناصری از آگاهی هستند (برای مثال اسپینوزا ۱۶۷۷ و رنش ۱۹۶۰) همچنین ذهن گرایانی مانند لایب نیتس و وایتهد معتقدند در سیستم هایی که به نظر فیزیکی می آیند(مثلا مغز)، برخی مفاهیم از نهاد ذهنی برخوردارند.“جان فون نویمان” نخستین شخصی بود که به این مسئله اشاره نمود که ممکن است مکانیک کوانتومی نقش فعالی به خودآگاهی در فرایند خلق جهان حقیقی داده باشد. دیگران همچون والتر هایتلر، فریتز لندن، ادموند باور، و یوجین ویگنر نظریهٔ فون نویمان را از این هم فراتر برده و مدعی شدند که جهان نه تنها توسط خود آگاهی در هر لحظه خلق می‌گردد، بلکه این نتیجهٔ غیرقابل گریز تفسیر فون نویمان است. ویگنر در این باب صراحتا اعلام داشت که ذهن است که بر ماده تاثیرگذار است.(فیزیک ذهن)
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/mind_.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/mind_.jpg)
جامعه علوم طبیعی بعد از” هیوم”، کم کم پذیرفتند که ذات جهان غیرقابل دسترس است و آنچه ما از جهان درک می کنیم؛ در حقیقت تصویری است بر ساخته ذهن ما که در اثر تجربه و دریافت حسی از جهان وام گرفته ایم. موضوع وقتی بغرنج تر شد که پای مکانیک کوانتومی به ماجرا باز شد: جهان در بنیان خود دچار عدم قطعیت است . در یک لحظه نمی توان همه اطلاعات در مورد یک ذره را داشت (مثلاً مکان دقیق الکترون و همزمان سرعت دقیق حرکت آن در این زمان). سوالی بلافاصله ذهن دانشمندان را درگیر کرد: آگاهی چیست؟ و چه رویدادی در ذهن رخ می دهد که به واسطه آن ما می توانیم با قطعیت جهان را بشناسیم؟نظریه اُرک-اُر در اواخر دهه پایانی هزاره ما قبل، توسط ریاضیدان مشهور «راجر پنروز» و متخصص علوم بیهوشی، “استوارت همروف” ارائه شد. تاکنون این تنها نظریه ای است که علیرغم بحث برانگیز بودن، برای محافل علمی قابل تأمل است. “آگاهی با ارتعاشات فی البداهه ریزلوله در نورون ها مرتبط است. مشابه انواع خاصی از موسیقی هندی، ولی برخلاف موسیقی غربی که برنامه ریزی شده است.”:استورت همِروف”واژه های پیش نیاز: قبل از شروع مباحث تخصصی تر، بهتر است آشنایی مختصری با اصطلاحات زیر داشته باشید:تابع موج کوانتومی: مفهومی ریاضی است که جهت بیان وضعیت فیزیکی یک سیستم کوانتومی(مثلا مجموعه ای از مولکولهای توبولین در مغز) به کار می رود. به علت عدم قطعیت نمی توان موضع دقیق یک موجود کوانتومی را به صورت فیزیکی سنجید ؛ولی با تابع موج می توان احتمالات (توجه کنید فقط احتمال) فیزیکی (مثلاً مکان ذره) را محاسبه کرد.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/13.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/13.jpg)
تابع موج کوانتومی
تقلیل (فروریزش- چروکیدگی) تابع موج: وقتی موجود کوانتومی مشاهده می شود (مثلاً مکان یا سرعت الکترون معلوم می شود) می گوئیم تابع موج کوانتومی فرو ریخته (تقلیل یافته) .در این حالت عدم قطعیت از بین رفته و خصوصیت ذره(مثلا مکان یا سرعت الکترون) بطور قطعی مشاهده میشود.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/7.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/7.jpg)
فروریزش(تقلیل) تابع موج
وابستگی کوانتومی: وقتی چند موجود کوانتومی در کنش با هم قرار گیرند_مثلاً الکترون و پوزیترون، حاصل از فوتونی که وا می پاشد_ دارای وابستگی می شوند. به طوری که با مشاهده هر کدام، دیگری هم گویی مشاهده شده است.(مثلاً وقتی اسپین الکترون اندازه گیری می شود، بلافاصله اسپین پوزیترون وابسته هم معلوم می شود) یعنی تابع موج کوانتومی آن دیگری هم فرو می ریزد. در حقیقت وابستگی کوانتومی بیانگر ایجاد خواص مرتبط میان چند ذره است به گونه ای که با تغییر یا مشاهده در یکی، خصوصیت دیگری هم تغییر می کند (مثلاً اسپین، تکانه، قطبیت و …)خلاصه و فشرده:بن مایه نظریه ی اُرک-اُر در رخ دادن فرآیند فرو ریزش (تقلیل) تابع موج کوانتومی در نورون های عصبی است. این رویداد در ارتباط با حالات وابستگی کوانتومی در مولکولی زیستی به نام توبولین (tubulin) می باشد. در نظریه اُرک-اُر آنچه رخ می دهد این است: آگاهی زمانی به وجود می آید که یک سیستم به میزان کافی سازماندهی شده باشد (در اینجا مولکول های توبولین) سیستم مذکو باید قادر باشد که میان اجزاء خود دچار حالت وابستگی کوانتومی شود.http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/9.png (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/9.png)سیستم مذکور باید بتواند حالت وابستگی کوانتومی را حفظ کند (از محیط ایزوله بماند) این سیستم می تواند به طور خودبخودی دچار تقلیل هماهنگ تابع موج شود (فرآیند خود تقلیلی). این فرآیند خود تقلیلی بر اساس نظریه پنروز، فرآیندی محاسبه ناپذیر (نه تصادفی) است و بنابراین زمان “دقیق” تقلیل موج سیستم قابل محاسبه نمی باشد.فرآیند خود تقلیلی در سیستم (مجموعه های میکروتوبولین در نورون عصبی) موجب ایجاد موج های متوالی تقلیل و در نهایت ایجاد آبشار آگاهی می شود. با استفاده از نظریه گرانش کوانتومی، آستانه زمان تقلیل موج سیستم را می توان محاسبه کرد. یعنی زمان لازم برای ایجاد حالت وابستگی کوانتومی میان توبولین ها. توبولین ها مولکول های قطبیت پذیر در داربست سلول عصبی هستند که در مجموعه هایی ریز لوله های اسکلت سلولی را تشکیل می دهند و در طول زواید نورون ادامه دارند.
“پنروز” و آگاهی:
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/Roger_Penrose-300x222.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/Roger_Penrose.jpg)
راجر پِنروز
آن طور که پنروز معتقد است، تفاوت فرآیند ایجاد “آگاهی” با فرآیند ” مشاهده آگاهانه” ، موجب تمایز آگاهی در مغز و ماشین میشود. بنابراین هوش مصنوعی نمی تواند حاوی آگاهی باشد.در مشاهده مستقیم (فرآیند آزمایش کوانتومی) تابع موج در اثر مشاهده تقلیل می یابد (تقلیل ذهنی subjective reduction). بر این اساس حتی اشیا ماکروسکوپیک هم اگر مشاهده نشوند، می توانند در حالت بر هم نهیده(حالت عدم قطعیت) باقی بمانند.[بور از بنیان گذاران تئوری کوانتوم این تفسیر (معروف به تفسیر کنپهاگی) را این گونه بیان می کند: نمی دانم اگر به پشت سر خود نگاه نکنم، آن درخت بید سرجای خودش است یا تنها ملغمه ای است از موج و ذره. اروین شرودینگر (۱۹۳۵) برای روشن شدن بی سرو ته بودن این ایده، گربه درون جعبه معروف خود را توصیف کرد که همزمان مرده و زنده باقی می ماند؛ تا وقتیکه جعبه باز شده و گربه مشاهده شود.]در مقابل این دیدگاه مغشوش کننده، اخیراً دیدگاه های فیزیکی گوناگونی براساس تقلیل عینی (objective reduction) منتشر شده است: « در فرایند ادراک جهان،ما مشاهده گر فیزیکی مغز کوانتومی خود نیستیم؛ با این حال سیستم عصبی ما در هر لحظه دارای حالات فیزیکی مشخص ویکتااست.در مغز تقلیل عینی روی میدهد نه ذهنی: objective reduction » بر اساس چنین دیدگاهی رشد و حفظ حالات وابستگی کوانتومی میان توبولین ها می تواند به حد آستانه حساسی برسد که در آن تقلیل به سرعت رخ می دهد. در جدول زیر انواع روش های نظری تقلیل تابع موج آمده است:http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/1411014.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/1411014.jpg)هندسۀ اُرک-اُرکلید تقلیل عینی در دیدگاه بنیادین به فضا – زمان در مقیاس کوانتومی است.این نظریه که به نام گرانش کوانتومی شناخته می شود،تحلیل جالبی دارد: بر طبق نسبیت عام، جرم ماده موجب ایجاد انحنا در فضا – زمان اطراف آن می شود .این فضا – زمان ۴ بعدی (سه بعد فضایی و یک بعد زمان) در اثر اجرام ناچیز کوانتومی نیز باید دچار انحنا شوند. این انحنا نیز که به علت وجود جرم ایجاد شده، همچنان نادیده گرفته شده است. ولی در نظریه گرانش کوانتومی چنین تفاوت های ناچیزی در ساختار فضا زمان می توانند آثار مهم داشته باشند. به همین دلیل در حالات کوانتومی وابسته ای که تقسیمات جرم در فضا از یکی به دیگری متفاوت است، هندسههای فضا زمان متفاوتی به وجود می آید.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/12.gif (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/12.gif)
این هندسه ها نیز به هم وابسته، ولی به نوعی’ مجزا‘ هستند (شکل ۱) ولی وقتی به میزان کافی جدا شدند، وابستگی هندسه ها فضا- زمان به طور محسوسی ناپدیدار می شود و در نهایت به حالت جهان یکتا تقلیل می یابد. در این نقطه است که تقلیل حالت کوانتومی (OR) رخ می دهد. فاصله زمانی لازم برای این فرآیند را می توان از فرضیات پایه ای گرانش کوانتومی محاسبه کرد.OR نیاز به جهان های موازی ندارد (مثلاً نظریه wheeler وeveret 1957). میان حرفه ای های گرانش کوانتومی – البته هیچ توافقی در مورد حل این مسئله وجود ندارد. بر طبق اصول نسبیت عام راه طبیعی برای تشخیص نقاطی از فضا زمان مرتبط با نقاط فضا زمان دیگر وجود ندارد. ما باید این دو فضا و زمان را منبعث از هم تصور کنیم. بنابراین با نوعی تاول زدن روبه رو هستیم که در آن فضا زمان دو شاخه می شود.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/13.png (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/13.png)بصورت شماتیک روشی را نشان می دهد که در آن ساختار فضا زمان تحت تأثیر تقسیم جرم ماکروسکوپی قرار گیرد. هر نوع تقسیم جرمی منجر به فضا زمان متمایزی می شود. این دو به آهستگی در انحنایشان متمایز می شوند. این دو در نهایت به یک حالت قطعی تقلیل میابند.
به هر روی هیچ مشخصه ای را نمی توان به فضای سه بعدی که در آن صفحات در حال تقسیم هستند اطلاق کرد. هیچ بعد فضایی برتر قطعی وجود ندارد. تنها مشخصه فیزیکی ، هندسه درونی فضا زمان تقسیم شونده است. وقتی جدایی دو صفحه فضا زمان به میزان بحرانی رسید، یکی از دو صفحه می میرد. بنابراین حالت کوانتومی تقلیل می یابد (OR: Objective Reduction). این انتخابی است میان دو هندسه: تقعر یا تحدب.توجه شود که هیچ فضای ابعادی برتر در محل جدا شدگی، محصور نشده است. درجه جدا شدگی میان صفحات فضا و زمان مفهوم ریاضی پیچیده ای است. این جداشدگی از نوع فضا زمان است نه فقط از نوع فضایی. بنابراین’زمان‘ جدا شدگی هم با‘ تغییر فضا’ در این دو شاخه شدن شریک است.http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/14-1024x411.png (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/14.png)به زبان ساده میزان کلی جدا شدگی، برآیندی است از جدا شدگی فضایی ” S”همراه جدا شدگی زمانی با طول عمر” T “. تقلیل عینی (OR) وقتی اتفاق می افتد که این میزان کلی جدا شدگی به مرز بحرانی برسد (این میزان بحرانی می تواند به دلیل وجود یک ثابت بنیادین باشد. ثابتی با اندازه قطعی مانند ثابت پلانک(h)، یا ثابت جهانی گرانش(G)، که واحدهایی ’ثابت‘میباشند)
نویسنده و ترجمه: حامد شهابی
منابع:
Hameroff Quantum Computation in Brain Microtubules The Penrose Hameroff Orch OR model (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/Hameroff-Quantum-Computation-in-Brain-Microtubules-The-Penrose-Hameroff-Orch-OR-model-of-consciousness-Royal-Society-1.pdf)Reply to seven commentaries on “Consciousness in the universe : Review of the ‘Orch OR ’theory (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/1-s2.0-S1571064513001905-main.pdf)Orchestrated Objective Reduction of Quantum Coherence in Brain Microtubules (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/orchestrated-objective-reduction-in-microtubuls...pdf)
bigbangpage
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/14444.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/14444.jpg)
آشنایی با نظریه اُرک-اُر (Orch-OR):بعد از شروعی فوق العاده در قرن بیستم، ما دو نظریه پیشرو ولی عمیقا متناقض در دست داریم: نسبیت و کوانتوم. صنایع الکترونیک، تسخیر فضا و ارتباطات ما هنوز بر پایه مکانیک کوانتومی از یک سو و نسبیت از سویی دیگر است. در نظریه نسبیت مشاهده گر، در یک چارچوب هندسی چهار بعدی است که تاثیری در موضوع مورد مشاهده ندارد؛ ولی وقتی به مقیاس های کوچکتر کوانتومی میرسیم، همه مشاهدات ما در مه غلیظی از “عدم قطعیت” فرو میرود. در واقع تاکنون نتوانسته ایم یک فرمول دو سانتی متری(E=MC2) برای پیش بینی رفتار جهان، در بنیادین ترین حالت خود(جهان ذرات) تعریف کنیم. ذرات پیش بینی ناپذیرند، تنها راه توصیف رفتارآنها، پذیرفتن این عدم قطعیت و استفاده از مکانیک موفق کوانتومی_ برای تعیین فقط”احتمال”حضور ذره در جایی_ است.آنچه اینشتین را بر آشفت که “خدا تاس نمی ریزد” دلالت بر همین تعارض بنیادین در کوانتوم دارد: ما جهان را یکتا مشاهده می کنیم، نه بصورت سوپی از ذرات و امواج. فیزیک کوانتوم می گوید ماده در بنیادیترین حالت خود هم ذره است و هم موج؛ ولی در هر زمان میتوان فقط یکی از این دو چهره را دید: ذره یا موج. همچنین هرگونه مشاهده و آزمایشی، میتواند بر سیستم ذرات اثر گذاشته و نتیجه مشاهده را تغییر دهد. جالب اینجاست که این ایده ها قویا اثبات شده است. با در نظر گرفتن این نکته که مغز ما نیز از جنس همین ذرات و قواعد کوانتومی عجیب و غریب است! سوال اینجاست: ما چگونه کمد لباس و مسابقه فوتبال و کهکشان آندرومدا را در جهانی کوانتومی بصورت قطعی و بی واسطه درک می کنیم؟در سالهای اخیر موجی از کج فهمی به فرهنگ علم هجوم آورده است: ایده های شبه علمی و آلوده به مغالطه های مفهومی و مصداقی _جهت توصیف ذهن کوانتومی و بسط آن به متافیزیک. به هر روی داستان علم هر چه پیش میرود، ما یاد میگیریم با استفاده از مفاهیم بنیادین فیزیکی، جهان اطراف را رمزگشایی کنیم. آنچه در اینجا می آید، آشنایی با یکی از نظریات حرفه ای و میان رشته ای است. جاییکه زیست شناسی، ریاضیات، هندسه، فلسفه و فیزیک به هم نزدیک میشوند. ماجرا در مورد ساختار مغز در سطح درون نورون و رابطه اش با ادراک و آگاهی است.”استوارت همِروف” متخصص بیهوشی و “راجر پِنروز ” ریاضی – فیزیکدان، معتقدند راه حل را با نظریه ی اُرک-اُر (Orch-OR) یافته اند. تئوری مجادله آمیز بیست ساله اُرک-اُر، مدعی است که آگاهی از سطح عمیق تری منشعب می شود.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/stuart_roger.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/stuart_roger.jpg)
استوارت همروف(سمت راست) و راجر پنروز(سمت چپ)
تقلیل هماهنگ عینی(Orchestrated Objective Reduction):اولین بار توسط راجر پنروز ریاضی فیزیکدان موسسه ریاضی دانشگاه آکسفورد (قبلا به همراه هاوکینگ نظریه مدرن سیاهچاله ها را بنیان نهاده است) و استوارت همروف متخصص بیهوشی از دانشگاه آریزونا، در اواخر دهه ۱۹۹۰ مطرح شد.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/3DMT.gif (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/3DMT.gif)
تصویری از ریزلوله در نورون
پیشنهاد آنها این است: براساس نظریه گودل در ریاضیات، آگاهی فرآیندی است محاسبه ناپذیر (نه صرفاً تصادفی). این فرآیند از طریق داده های سیناپسی و خاطره ذخیره شده در ریز لوله ی نورون های مغزی انجام میشود، که با ارتعاشات کوانتومی ریزلوله ها هماهنگ شده است. ریزلوله ها اجزا اصلی ساختار اسکلت سلولی را شکل می دهند.این دو دانشمند منشأ ریتم های امواج پایه ای مغزی – «EEG» – را از همین ارتعاشات کوانتومی می دانند. (منشا “EEG” بیش از یک قرن است که ناشناخته مانده). همچنین با پیشرفت علم IT(هوش مصنوعی)، تنور مباحث باستانی در مورد منشا آگاهی،جبر و اختیار و تفاوت انسان و ماشین دوباره داغ شده است.وقتی بیشتر به موضوع علاقمند شدم، دریافتم از این نظریه پیشرو هنوز ترجمه مستقیم موجود نیست(فقط مختصری در ویکی پدیا). بر آن شدم با خلاصه نگاری از مقالات مرجع، اشتیاق خود را با دیگر همزبانان شریک شوم.آگاهی چیست؟در برخی از دیدگاه های فلسفی، آگاهی را جزء بنیادین طبیعت می دانند. برای مثال در دیدگاهی به نام روح انگاری کلی (pansychism) آگاهی کیفیتی از ماده است و همه اتم هاو ذرات زیر اتمی حاوی عناصری از آگاهی هستند (برای مثال اسپینوزا ۱۶۷۷ و رنش ۱۹۶۰) همچنین ذهن گرایانی مانند لایب نیتس و وایتهد معتقدند در سیستم هایی که به نظر فیزیکی می آیند(مثلا مغز)، برخی مفاهیم از نهاد ذهنی برخوردارند.“جان فون نویمان” نخستین شخصی بود که به این مسئله اشاره نمود که ممکن است مکانیک کوانتومی نقش فعالی به خودآگاهی در فرایند خلق جهان حقیقی داده باشد. دیگران همچون والتر هایتلر، فریتز لندن، ادموند باور، و یوجین ویگنر نظریهٔ فون نویمان را از این هم فراتر برده و مدعی شدند که جهان نه تنها توسط خود آگاهی در هر لحظه خلق می‌گردد، بلکه این نتیجهٔ غیرقابل گریز تفسیر فون نویمان است. ویگنر در این باب صراحتا اعلام داشت که ذهن است که بر ماده تاثیرگذار است.(فیزیک ذهن)
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/mind_.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/mind_.jpg)
جامعه علوم طبیعی بعد از” هیوم”، کم کم پذیرفتند که ذات جهان غیرقابل دسترس است و آنچه ما از جهان درک می کنیم؛ در حقیقت تصویری است بر ساخته ذهن ما که در اثر تجربه و دریافت حسی از جهان وام گرفته ایم. موضوع وقتی بغرنج تر شد که پای مکانیک کوانتومی به ماجرا باز شد: جهان در بنیان خود دچار عدم قطعیت است . در یک لحظه نمی توان همه اطلاعات در مورد یک ذره را داشت (مثلاً مکان دقیق الکترون و همزمان سرعت دقیق حرکت آن در این زمان). سوالی بلافاصله ذهن دانشمندان را درگیر کرد: آگاهی چیست؟ و چه رویدادی در ذهن رخ می دهد که به واسطه آن ما می توانیم با قطعیت جهان را بشناسیم؟نظریه اُرک-اُر در اواخر دهه پایانی هزاره ما قبل، توسط ریاضیدان مشهور «راجر پنروز» و متخصص علوم بیهوشی، “استوارت همروف” ارائه شد. تاکنون این تنها نظریه ای است که علیرغم بحث برانگیز بودن، برای محافل علمی قابل تأمل است. “آگاهی با ارتعاشات فی البداهه ریزلوله در نورون ها مرتبط است. مشابه انواع خاصی از موسیقی هندی، ولی برخلاف موسیقی غربی که برنامه ریزی شده است.”:استورت همِروف”واژه های پیش نیاز: قبل از شروع مباحث تخصصی تر، بهتر است آشنایی مختصری با اصطلاحات زیر داشته باشید:تابع موج کوانتومی: مفهومی ریاضی است که جهت بیان وضعیت فیزیکی یک سیستم کوانتومی(مثلا مجموعه ای از مولکولهای توبولین در مغز) به کار می رود. به علت عدم قطعیت نمی توان موضع دقیق یک موجود کوانتومی را به صورت فیزیکی سنجید ؛ولی با تابع موج می توان احتمالات (توجه کنید فقط احتمال) فیزیکی (مثلاً مکان ذره) را محاسبه کرد.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/13.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/13.jpg)
تابع موج کوانتومی
تقلیل (فروریزش- چروکیدگی) تابع موج: وقتی موجود کوانتومی مشاهده می شود (مثلاً مکان یا سرعت الکترون معلوم می شود) می گوئیم تابع موج کوانتومی فرو ریخته (تقلیل یافته) .در این حالت عدم قطعیت از بین رفته و خصوصیت ذره(مثلا مکان یا سرعت الکترون) بطور قطعی مشاهده میشود.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/7.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/7.jpg)
فروریزش(تقلیل) تابع موج
وابستگی کوانتومی: وقتی چند موجود کوانتومی در کنش با هم قرار گیرند_مثلاً الکترون و پوزیترون، حاصل از فوتونی که وا می پاشد_ دارای وابستگی می شوند. به طوری که با مشاهده هر کدام، دیگری هم گویی مشاهده شده است.(مثلاً وقتی اسپین الکترون اندازه گیری می شود، بلافاصله اسپین پوزیترون وابسته هم معلوم می شود) یعنی تابع موج کوانتومی آن دیگری هم فرو می ریزد. در حقیقت وابستگی کوانتومی بیانگر ایجاد خواص مرتبط میان چند ذره است به گونه ای که با تغییر یا مشاهده در یکی، خصوصیت دیگری هم تغییر می کند (مثلاً اسپین، تکانه، قطبیت و …)خلاصه و فشرده:بن مایه نظریه ی اُرک-اُر در رخ دادن فرآیند فرو ریزش (تقلیل) تابع موج کوانتومی در نورون های عصبی است. این رویداد در ارتباط با حالات وابستگی کوانتومی در مولکولی زیستی به نام توبولین (tubulin) می باشد. در نظریه اُرک-اُر آنچه رخ می دهد این است: آگاهی زمانی به وجود می آید که یک سیستم به میزان کافی سازماندهی شده باشد (در اینجا مولکول های توبولین) سیستم مذکو باید قادر باشد که میان اجزاء خود دچار حالت وابستگی کوانتومی شود.http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/9.png (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/9.png)سیستم مذکور باید بتواند حالت وابستگی کوانتومی را حفظ کند (از محیط ایزوله بماند) این سیستم می تواند به طور خودبخودی دچار تقلیل هماهنگ تابع موج شود (فرآیند خود تقلیلی). این فرآیند خود تقلیلی بر اساس نظریه پنروز، فرآیندی محاسبه ناپذیر (نه تصادفی) است و بنابراین زمان “دقیق” تقلیل موج سیستم قابل محاسبه نمی باشد.فرآیند خود تقلیلی در سیستم (مجموعه های میکروتوبولین در نورون عصبی) موجب ایجاد موج های متوالی تقلیل و در نهایت ایجاد آبشار آگاهی می شود. با استفاده از نظریه گرانش کوانتومی، آستانه زمان تقلیل موج سیستم را می توان محاسبه کرد. یعنی زمان لازم برای ایجاد حالت وابستگی کوانتومی میان توبولین ها. توبولین ها مولکول های قطبیت پذیر در داربست سلول عصبی هستند که در مجموعه هایی ریز لوله های اسکلت سلولی را تشکیل می دهند و در طول زواید نورون ادامه دارند.
“پنروز” و آگاهی:
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/Roger_Penrose-300x222.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/Roger_Penrose.jpg)
راجر پِنروز
آن طور که پنروز معتقد است، تفاوت فرآیند ایجاد “آگاهی” با فرآیند ” مشاهده آگاهانه” ، موجب تمایز آگاهی در مغز و ماشین میشود. بنابراین هوش مصنوعی نمی تواند حاوی آگاهی باشد.در مشاهده مستقیم (فرآیند آزمایش کوانتومی) تابع موج در اثر مشاهده تقلیل می یابد (تقلیل ذهنی subjective reduction). بر این اساس حتی اشیا ماکروسکوپیک هم اگر مشاهده نشوند، می توانند در حالت بر هم نهیده(حالت عدم قطعیت) باقی بمانند.[بور از بنیان گذاران تئوری کوانتوم این تفسیر (معروف به تفسیر کنپهاگی) را این گونه بیان می کند: نمی دانم اگر به پشت سر خود نگاه نکنم، آن درخت بید سرجای خودش است یا تنها ملغمه ای است از موج و ذره. اروین شرودینگر (۱۹۳۵) برای روشن شدن بی سرو ته بودن این ایده، گربه درون جعبه معروف خود را توصیف کرد که همزمان مرده و زنده باقی می ماند؛ تا وقتیکه جعبه باز شده و گربه مشاهده شود.]در مقابل این دیدگاه مغشوش کننده، اخیراً دیدگاه های فیزیکی گوناگونی براساس تقلیل عینی (objective reduction) منتشر شده است: « در فرایند ادراک جهان،ما مشاهده گر فیزیکی مغز کوانتومی خود نیستیم؛ با این حال سیستم عصبی ما در هر لحظه دارای حالات فیزیکی مشخص ویکتااست.در مغز تقلیل عینی روی میدهد نه ذهنی: objective reduction » بر اساس چنین دیدگاهی رشد و حفظ حالات وابستگی کوانتومی میان توبولین ها می تواند به حد آستانه حساسی برسد که در آن تقلیل به سرعت رخ می دهد. در جدول زیر انواع روش های نظری تقلیل تابع موج آمده است:http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/1411014.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/1411014.jpg)هندسۀ اُرک-اُرکلید تقلیل عینی در دیدگاه بنیادین به فضا – زمان در مقیاس کوانتومی است.این نظریه که به نام گرانش کوانتومی شناخته می شود،تحلیل جالبی دارد: بر طبق نسبیت عام، جرم ماده موجب ایجاد انحنا در فضا – زمان اطراف آن می شود .این فضا – زمان ۴ بعدی (سه بعد فضایی و یک بعد زمان) در اثر اجرام ناچیز کوانتومی نیز باید دچار انحنا شوند. این انحنا نیز که به علت وجود جرم ایجاد شده، همچنان نادیده گرفته شده است. ولی در نظریه گرانش کوانتومی چنین تفاوت های ناچیزی در ساختار فضا زمان می توانند آثار مهم داشته باشند. به همین دلیل در حالات کوانتومی وابسته ای که تقسیمات جرم در فضا از یکی به دیگری متفاوت است، هندسههای فضا زمان متفاوتی به وجود می آید.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/12.gif (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/12.gif)
این هندسه ها نیز به هم وابسته، ولی به نوعی’ مجزا‘ هستند (شکل ۱) ولی وقتی به میزان کافی جدا شدند، وابستگی هندسه ها فضا- زمان به طور محسوسی ناپدیدار می شود و در نهایت به حالت جهان یکتا تقلیل می یابد. در این نقطه است که تقلیل حالت کوانتومی (OR) رخ می دهد. فاصله زمانی لازم برای این فرآیند را می توان از فرضیات پایه ای گرانش کوانتومی محاسبه کرد.OR نیاز به جهان های موازی ندارد (مثلاً نظریه wheeler وeveret 1957). میان حرفه ای های گرانش کوانتومی – البته هیچ توافقی در مورد حل این مسئله وجود ندارد. بر طبق اصول نسبیت عام راه طبیعی برای تشخیص نقاطی از فضا زمان مرتبط با نقاط فضا زمان دیگر وجود ندارد. ما باید این دو فضا و زمان را منبعث از هم تصور کنیم. بنابراین با نوعی تاول زدن روبه رو هستیم که در آن فضا زمان دو شاخه می شود.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/13.png (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/13.png)بصورت شماتیک روشی را نشان می دهد که در آن ساختار فضا زمان تحت تأثیر تقسیم جرم ماکروسکوپی قرار گیرد. هر نوع تقسیم جرمی منجر به فضا زمان متمایزی می شود. این دو به آهستگی در انحنایشان متمایز می شوند. این دو در نهایت به یک حالت قطعی تقلیل میابند.
به هر روی هیچ مشخصه ای را نمی توان به فضای سه بعدی که در آن صفحات در حال تقسیم هستند اطلاق کرد. هیچ بعد فضایی برتر قطعی وجود ندارد. تنها مشخصه فیزیکی ، هندسه درونی فضا زمان تقسیم شونده است. وقتی جدایی دو صفحه فضا زمان به میزان بحرانی رسید، یکی از دو صفحه می میرد. بنابراین حالت کوانتومی تقلیل می یابد (OR: Objective Reduction). این انتخابی است میان دو هندسه: تقعر یا تحدب.توجه شود که هیچ فضای ابعادی برتر در محل جدا شدگی، محصور نشده است. درجه جدا شدگی میان صفحات فضا و زمان مفهوم ریاضی پیچیده ای است. این جداشدگی از نوع فضا زمان است نه فقط از نوع فضایی. بنابراین’زمان‘ جدا شدگی هم با‘ تغییر فضا’ در این دو شاخه شدن شریک است.http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/14-1024x411.png (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/14.png)به زبان ساده میزان کلی جدا شدگی، برآیندی است از جدا شدگی فضایی ” S”همراه جدا شدگی زمانی با طول عمر” T “. تقلیل عینی (OR) وقتی اتفاق می افتد که این میزان کلی جدا شدگی به مرز بحرانی برسد (این میزان بحرانی می تواند به دلیل وجود یک ثابت بنیادین باشد. ثابتی با اندازه قطعی مانند ثابت پلانک(h)، یا ثابت جهانی گرانش(G)، که واحدهایی ’ثابت‘میباشند)
نویسنده و ترجمه: حامد شهابی
منابع:
Hameroff Quantum Computation in Brain Microtubules The Penrose Hameroff Orch OR model (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/Hameroff-Quantum-Computation-in-Brain-Microtubules-The-Penrose-Hameroff-Orch-OR-model-of-consciousness-Royal-Society-1.pdf)Reply to seven commentaries on “Consciousness in the universe : Review of the ‘Orch OR ’theory (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/1-s2.0-S1571064513001905-main.pdf)Orchestrated Objective Reduction of Quantum Coherence in Brain Microtubules (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/orchestrated-objective-reduction-in-microtubuls...pdf)
bigbangpage