Íme valami, ami teljesen más megtekintést ad a reggeli kávézás ritmusára: az okosa, hogy a gazdag aromát, a melegséget, a finom keserűséget – azt az érzést, hogy ébernek és tudatosnak érzed magad – azért tapasztalod, mert az agyad a kvantumfizika hatására működik.
Tudom, tudom. A kvantummechanika már önmagában is elég zavaros, amikor részecskékről, hullámokról és dobozban lévő macskákról beszélünk. Most pedig azt mondod nekem, hogy ez lehet a gondolataimért felelős? A álmaimért? A hajnali 2 órás, megmagyarázhatatlan sajtkívágyámért?
Maradj velem, mert ebben a történetben minden benne van: Nobel-díjasok, lázadó tudósok és egy 40 éves vita, amely egyszerűen nem akar véget érni.
A felmozdíthatatlan agyi rejtély
Amikor is van agyunk (ami, elismerjük, elég hosszú ideje), mindig az az otázat tűnik fel: mi hozza létre valójában a tudatosságot? Mi teszi azért, hogy a koponyánkban lévő neuronok és elektromosság összetartása... te legyen?
A hagyományos neurobiológia hihetetlen munkát végzett az agy térképezésében, megértve, hogyan kommunikálnak a neuronok, és megfigélve, hogy bizonyos agyi területek miért világítanak fel például akkor, amikor felismerünk egy arcot, vagy megjegyzünk, hová tettük a kulcsainkat. De még mindig ott kísért a hatalmas kérdőjel az egész felett: hogyan hozzák létre ez a rengeteg elektromos és kémiai folyamat a szubjektív élményt?
Nem tudom, ti hogy érzed, de nekem ez az otázás mindig rendkívül alázatos pillanat. Szó szerint ugyanazból az anyagból állunk, amiből az anyagból próbálunk valamit megérteni. Mintha az univerzum egy bonyolult viccet játszana magán.
Megjelenik a vad elmélet
1989-ben Roger Penrose – igen, ez az ugyanaz a Roger Penrose, aki később Nobel-díjat nyert a fizikáért – egy bombát is ejtett. Könyvében, a „The Emperor's New Mind” című művében azt sugallta, hogy a tudatosság nem működhet úgy, mint egy normál számítógép. Valami másnak is lennie kellene zajlódnia, valaminek, amelyhez olyan fizika szükséges, amit ő „számítási folyamatokkal nem reprodukálható fizikának” nevezett.
Fordításra nézve: az agyad módja, ahogy a tudatosságot létrehozza, kvantummechanikát igényelhet a logikus működéshez.
Ez egy hatalmas állítás volt. A legtöbb neurobiológus abban a korban csak megötte a vállát. Az agy meleg, nedves és kaotikus – olyan körülmények, amelyeket a kvantumhatások (amelyekhez általában rendkívüli hideg és precíz izoláció szükséges) imádnak a legkevésbé. Hogyan maradhatnának életben a finom kvantumfolyamatok egy biológiai megfelelője egy „mosh pit”-ben?
De Penrose nem volt egyedül. Összefogult Stuart Hamerofff-szal, a singletoni (Arizona-i) egyetem anesztotológusával, és együtt kidolgozták az Orchestrated Objective Reduction (vagy röviden Orch OR – hiszen a tudósok látszólag nem tudják ellenállni az abbreviationoknak) nevű elméletet.
A lényeg? A neuronjaid mélyén vannak apró, csőszerű struktúrák, amelyeket mikrotubulusoknak neveznek, amelyek a sejt belső vázát alkotják. Penrose és Hameroff azt javasolta, hogy ezek a mikrotubulusok valami rendkívüli dologgal csinálnak: kvantuminformációt tárolnak és feldolgoznak.
A vita, amely nem hal meg
Tizedévekig az Orch OR az tudományos párbeszéd „érdekes, de valószínűleg rossz” sarkában pihente. A kritikák érvényesek voltak: kvantumhatások a biológiai rendszerekben? Az agyban? Szobahunyalatban? Inkább tudományos-fantasztikusnak tűnt, mint tudományosnak.
De itt van a csavar – és ez az, ami éjszakánként ébren tartja a tudósokat: az elmélet soha nem tűnt el teljesen. És az utóbbi időben váratlan lendületet kapott.
A gyűlődik a bizonyíték
Megjelenik Michael Wiest, a Wellesley College neurobiológia professzora, aki ebben a vitatott területben kutat. A eNeuro és a Neuroscience of Consciousness szaklapokban publikált közelmúltbeli tanulmányokban Wiest és csapata azt tesztelte, hogy a mikrotubulusok valóban részt vesznek-e a tudatosságban. (És igen, ígértem, ez érdekesebb, mint amilyennek tűnik.)
Egy olyan kémikஅmót használtak, amely az egér neuronjainak mikrotubulusaihoz kötődik, majd az apró áldozatokat aneszteziák. Itt jön a lenyűgöző rész: azok az egerek, akik megkapták a kötődő kemikátiót, lassabban estek alá az anesztezia hatásának. A kémiai anyag úgy tűnt, hogy valamit megvéd – pontosabban, azokat a mikrotubulusokat.
Wiest ezt úgy értelmezte, mint bizonyítékát annak, hogy a mikrotubulusok valóban a tudatosság gépezetének részét képezik. Az anesztezia máshoz, mint a neuron többi részéhez, másképp hat rájuk, ami arra utal, hogy különleges szerepet játszanak.
„Ez alátmasztja a mikrotubulusok mint a biológiai tudatosság fizikai alaglapja lehetőségét” – írta Wiest.
Egyéb kutatók még több tüzeletet gyújtottak erre a kvantumtűzbe. Találatok születtek arról, hogy a kvantum-összefonódás nagyobb skálán működik, mint azt gondoltuk volna – munka, amelyért a kutatói 2022-ben Nobel-díjat kaptak a fizikában. A kvantumjelek az agyban való jelenléte is folyamatosan gyűlődik.
Ez bizonyíték? Abszolút nem. De biztosan újra figyelembe is veszik.
A történet másik oldala
Most pedig tisztán akarok lenni, mert a tudomány a vitáktól él. Rengeteg kutató még mindig rendkívül szkeptikus a kvantum-tudatosság elméletét illetően.
Egy MIT-ből származó csapat nemrég kutatást közzétett, amely azt sugallta, hogy a tudatosság valójában a hagyományos klasszikus fizikából fakadhat – pontosabban az elektromos hullámokból, amelyek analóg számításokat végeznek az agyi hálózatokon keresztül. Kvantum-furcsaság nélkül.
„A feladatmennyiség maximalizálására irányuló erős evolúciós nyomás figyelembevételével,” írták, „meglepő lenne, ha az evolúció nem használná ki ezt a beépített analóg számítási alaglapot.”
Ez is meggyőző érvelés. Az evolúció gazdaságos; ha a klasszikus fizika meg tudja végezni a munkát, miért bonyolítaná a dolgot a kvantummechanikával?
Miért fontos ez a vita (még ha absztraktnak is tűnik)
Íme az én véleményem az egészetről: Nagyon szeretem, hogy ez a vita létezik.
Egy olyan korszakban élünk, ahol folyamatosan azt mondják nekünk, hogy a tudomány már mindent megoldott, hogy az izgalmas felfedezések már csak a hiányzó részek kitöltését jelentik. De a tudatosság? Ez úgy tűnik, mint az egyik valódi határvonal, ami még maradt – egy hely, ahol a legnagyobb kérdések még mindig nyitottak.
Legyen szó a mikrotubulusok kvantumfolyamatairól, a klasszikus elektromos hullámokról, vagy valami olyonról, amit még el sem képzünk, még mindig az létezés legmélyebb rejtélyével küzdünk: miért van az, hogy érzésünk van, amikor te vagy, ahelyett, hogy semmi sem lennénk.
És őszintén? Az, hogy a fizika és a neurobiológia néhány legnagyszerűbb fejezetének aktívan együttműködik (vagy vitatkozik) erről, reményt ad nekem. Azt jelenti, hogy még kíváncsiak vagyunk. Még hajlandóak vagyunk üldözni a lehetetlen kérdéseket.
Szóval... mit jelent ez neked?
Őszintén? Valószínűleg semmit sem a gyakorlatban ma. A következő kávézáskor nem mikrotubulusokról fogsz gondolkodni.
De talán, csak talán, a következő alkalommal, amikor valódi csodálkozás élményét éleded át – egy naplementét nézel, hallgatsz egy zenét, ami mélyen megérint, vagy egy olyan beszélgetés részt veszel, ami életterevé tesz – megállhatsz egy pillanatra és azt gondolhatod: „Hát, ez. Ami éppen az agyamban zajlik, az vagy a lehetetlenül összetett klasszikus fizika... vagy valami még furcsább és rejtélyesebb.”
Bármelyik is legyen, ez elég lenyűgöző, nem?