Tässä on jotain, mikä saa sinut katsomaan aamukahvirituaaliasi aivan uudella tavalla: syy siihen, miksi koet täyteläisen aromin, lämmön, lievän kitkeryyden — tuon tunteen siitä, että olet valveilla ja tietoinen — saattaa johtua siitä, että aivosi toimivat kvanttifysiikan varassa.
Tiedän, tiedän. Kvanttimekaniikka on jo valmiiksi tarpeeksi hämmentävää, kun puhutaan hiukkasista, aalloista ja laatikoissa olevista kissoista. Nyt kerrot minulle, että se saattaa olla vastuussa ajatuksistani? Unistani? Selittämättömästä kello kahden yöhön kohdistuvasta juustohalustani?
Pysy mukana, sillä tässä tarinassa on kaikki: Nobel-palkittuja, kapinallisia tiedemiehiä ja 40 vuotta kestävä väittely, joka ei vain kuole.
Älykkäät mysteeri, jota kukaan ei pystynyt ratkaisemaan
Niin kauan kuin meillä on ollut aivot (mikä on, myönnettävikin, pitkä aika), olemme ihmetelleet: mikä todellisuudessa luo tietoisuuden? Mikä tekee kallosi sisällä olevasta hermosolujen ja sähkön muodostamasta paketista... sinut?
Perinteinen neurotiede on tehnyt uskomatonta työtä aivojen kartoittamisessa, ymmärtämällä miten hermosolut kommunikoivat ja selvittäen, miksi tietyt aivoalueet syttyvät, kun esimerkiksi tunnistat kasvot tai muistat, mihin laitoit avaimesi. Mutta koko asian yllä leijuu silti valtava kysymysmerkki: miten kaikki nämä sähköiset ja kemialliset prosessit synnyttävät subjektiivisen kokemuksen?
En tiedä sinusta, mutta minusta tämä kysymys on aina ollut todella nöyräksi tekevä. Olemme kirjaimellisesti samaa ainetta, joka yrittää selvittää samaa asiaa. Se on kuin maailmankaikkeus pitäisi itselleen monimutkaista vitsiä.
Entä villi teoria
Vuonna 1989 Roger Penrose — ja kyllä, tämä on sama Roger Penrose, joka myöhemmin voitti fysiikan Nobel-palkinnon — pudotti pommin. Kirjassaan "The Emperor's New Mind" hän esitti, ettei tietoisuus voisi mahdollisesti toimia kuten tavallinen tietokone. Sen täytyi olla käynnissä jotain muuta, jotain, joka vaati sitä, mitä hän kutsui "laskettavaksi fysiikaksi" (non-computable physics).
Suomeksi: tapasi, jolla aivosi luovat tietoisuuden, saattaa vaatia kvanttimekaniikkaa tullakseen ymmärretyksi.
Nyt, tämä oli SUURI väite. Useimmat tuon ajan neurotieteilijät vain kohauttivat olkapäitään. Aivot ovat lämpimät, märät ja kaoottiset — olosuhteet, joista kvantti-ilmiöt (jotka vaativat tyypillisesti äärimmäistä kylmyyttä ja tarkkaa eristystä) aivan vihaavat. Kuinka herkät kvanttiprosessit voisivat selviytyä biologisen mosh pitin kaltaisessa ympäristössä?
Mutta Penrose ei ollut yksin. Hän yhdisti voimansa Stuart Hameroffin kanssa, joka on anestesiologi Arizonan yliopistosta, ja yhdessä he kehittivät jotain nimeltä Orchestrated Objective Reduction (tai lyhyemmin Orch OR — koska tiedemiehet eivät ilmeisesti kestä lyhenteitä).
Ydinidea? Hermosolujesi syvällä sisällä on pieniä putkimaisia rakenteita, joita kutsutaan mikrotubuluksiksi, ja ne toimivat solun sisäisen tukirangan tavoin. Penrose ja Hameroff esittivät, että nämä mikrotubulukset saattavat tehdä jotain poikkeuksellista: käsitellä kvantti-informaatiota.
Väittely, joka ei kuole
Vuosikymmenten ajan Orch OR istui tieteellisen keskustelun "mielenkiintoinen mutta todennäköisesti väärä" -kulmassa. Kritiikki oli aiheellista: kvantti-ilmiöitä biologisissa järjestelmissä? Aivoissa? Huoneenlämmössä? Se kuulosti enemmän tieteiskirjallisuudelta kuin tieteeltä.
Mutta tässä on se juttu — ja tämä on se, mikä pitää tiedemiehiä valveilla öisin — teoria ei koskaan täysin kadonnut. Ja viime aikoina se on saanut odottamatonta vauhtia.
Todisteiden kasaantuminen
Tulee Michael Wiest, Wellesley Collegen neurotieteen professori, joka on tutkinut tätä kiistallista aluetta. Viimeisissä eNeuro- ja Neuroscience of Consciousness -lehdissä julkaistuissa tutkimuksissa Wiest ja hänen tiiminsä päättivät testata, ovatko mikrotubulukset todella osa tietoisuutta. (Ja kyllä, lupaan, tämä on mielenkiintoisempaa kuin miltä se kuulostaa.)
He käyttivät kemikaalia, joka sitoutuu rotan hermosolujen mikrotubuluksiin, ja altistivat sen jälkeen pienet kaverit anestesiolle. Tässä kohtaa se muuttuu kiehtovaksi: rotat, jotka olivat saaneet sitovaa kemikaalia, nukkuivat anestesian vaikutuksen alle pidempään. Kemikaali näytti suojaavan jotakin — nimenomaan noita mikrotubuluksia.
Wiest tulkitsi tämän todisteeksi siitä, että mikrotubulukset saattavat todellakin olla osa tietoisuuden koneistoa. Anestesia vaikuttaa niihin eri tavalla kuin muihin hermosolun osiin, mikä viittaa siihen, että niillä on erityinen rooli.
"Tämä tukee mikrotubulusten uskottavuutta biologisen tietoisuuden fyysisenä alustana", Wiest kirjoitti.
Muut tutkijat ovat lisänneet polttoainetta tähän kvantti-tulille. On tehty löydöksiä kvanttikietoutumisesta, joka toimii paljon suuremmassa mittakaavassa kuin luulimme mahdollisena — tutkimus, joka toi tutkijoilleen fysiikan Nobel-palkinnon vuonna 2022. Myös aivoista löytyvien kvanttisignaalien määrä on kasvanut.
Onko tämä todistus? Absoluuttisesti ei. Mutta se saa ihmiset ehdottomasti kiinnittämään huomiota uudelleen.
Tarinan toinen puoli
Nyt haluan olla reilu, sillä tiede kukoistaa väittelystä. Monet tutkijat ovat edelleen erittäin skeptisiä kvanttitietoisuus-idean suhteen.
MIT:n tutkijaryhmä julkaisi hiljattain tutkimuksen, jonka mukaan tietoisuus saattaa syntyä vanhan hyvän klassisen fysiikan — tarkemmin sanottuna sähköaaltojen, jotka suorittavat analogisia laskutoimituksia aivojen verkostojen läpi — avulla. Ei tarvita mitään kvantti-outoutta.
"Ottaen huomioon voimakkaan evolutiivisen paineen maksimoida laskenta per energiayksikkö", he kirjoittivat, "olisi yllättävää, jos evoluutio ei hyödyntäisi tällaista sisäänrakennettua analogista laskenta-alustaa."
Tämä on myös vakuuttava argumentti. Evoluutio on taloudellista; jos klassinen fysiikka hoitaa homman, miksi asiat tehdä monimutkaisemmiksi kvanttimekaniikalla?
Miksi tämä väittely on tärkeää (vaikka se tuntuisi abstraktilta)
Tässä on minun näkemykseni kaikkeen tähän: Rakastan aidosti sitä, että tätä väittelyä on olemassa.
Elämme aikakautta, jolloin meille jatkuvasti kerrotaan, että tiede on ratkaissut kaiken, ja että jännittävät löydöt ovat vain tyhjien kohtien täyttämistä. Mutta tietoisuus? Tämä tuntuu yhtenä todellisista viimeisistä rintamista — paikasta, jossa suurimmat kysymykset ovat edelleen avoinna.
Olipa tietoisuus peräisin mikrotubulusten kvanttiprosesseista, klassisista sähköaaltoista tai jostain, mitä emme ole edes kuvitelleet, olemme silti kamppailemassa olemassaolon syvimmän mysteerin kanssa: miksi on olemassa jotain, miltä tuntuu olla sinä, sen sijaan että ei olisi mitään?
Ja rehellisesti? Se, että fysiikan ja neurotieteen suurimmat ajat ovat aktiivisesti yhteistyössä (tai kiistelemässä) tästä, antaa minulle toivoa. Se tarkoittaa, että olemme edelleen uteliaita. Olemme edelleen valmiita jahtaamaan mahdottomia kysymyksiä.
Joten... mitä tämä tarkoittaa sinulle?
Rehellisesti? Todennäköisesti ei mitään käytännöllistä tänään. Et ala miettiä mikrotubuluksia seuraavan kerran, kun siemailet aamukahviasi.
Mutta ehkä, vain ehkä, seuraavan kerran kun koet aidon ihmeen hetken — katsot auringonlaskua, kuuntelet musiikkia, joka koskettaa sieluasi, tai käyd keskustelun, joka saa sinut tuntemaan itsesi tavallista elävämmäksi — saatat pysähtyä hetkeksi ja ajatella: "Hups. Mitä tahansa aivoissani juuri nyt tapahtuu, se on joko mahdottoman monimutkaista klassista fysiikkaa... tai jotain vielä oudompaa ja mystisempää."
Kummallakin tavalla se on aika hämmästyttävää, eikö vain?