Det er en hypotese, eller rettere sagt mange hypoteser, i henhold til hvilken hjernen vår ikke er noe annet enn en biokjemisk kvantecomputer. Disse ideene er basert på antagelsen om at bevissthet er uforklarlig på nivå med klassisk mekanikk og bare kan forklares ved å bruke postulatene til kvantemekanikk, superposisjonsfenomener, kvanteforviklinger og andre. Forskere fra University of California i Santa Barbara, gjennom en serie eksperimenter, bestemte seg for å finne ut om hjernen vår virkelig er en kvantecomputer.
Ved første øyekast kan det se ut som datamaskinen og hjernen fungerer på samme måte - begge behandler informasjon, kan lagre den, ta beslutninger og også håndtere inngangs- og utgangsgrensesnitt. Når det gjelder hjernen, er disse grensesnittene sansene våre, så vel som evnen til å kontrollere forskjellige gjenstander som ikke er en del av kroppen vår, for eksempel kunstige lemmer.
Det er mye vi ikke vet om hvordan hjernen vår fungerer. Men det er mennesker som tror at mangfoldet av prosesser i hjernen vår, som ikke kan forklares i form av klassisk mekanikk, kan forklares i form av kvantemekanikk. Med andre ord tror de at aspekter ved kvantemekanikk som forvikling, fenomenet superposisjon og alle de andre tingene som kvantefysikk fungerer på, faktisk kan kontrollere hvordan hjernen vår fungerer. Selvfølgelig er ikke alle enige i denne formuleringen, men på en eller annen måte bestemte forskere seg for å sjekke den ut.
"Hvis spørsmålet om kvanteprosesser i hjernen blir svart positivt, vil det føre til en reell revolusjon i vår forståelse og behandling av menneskelige hjernefunksjoner og kognitive evner," sier Mat Helgeson fra University of California Santa Barbara og en av teammedlemmene. engasjert i denne studien.
Noen grunnleggende teorier. I verden av kvanteberegning adlyder alt kvantemekanikk, noe som forklarer oppførselen og interaksjonene til de minste gjenstandene i universet - på kvantnivå, der reglene for klassisk fysikk ikke gjelder. En av nøkkelfunksjonene ved kvanteberegning er bruken av såkalte qubits (kvantebiter) som lagringsmedium. I motsetning til vanlige biter, som brukes på vanlige datamaskiner og representerer en binær kode i form av "nuller" og "en", kan qubits samtidig tilegne seg verdier på både null og en, det vil si være i den såkalte superposisjonen, som ble nevnt over.
Basert på det ovennevnte, løfter kvantedatamaskiner bare et utrolig potensial innen datamasking, som vil tillate deg å takle oppgaver (inkludert i vitenskap) som selv de kraftigste, men vanlige datamaskiner ikke er i stand til.
Når det gjelder en ny studie av forskere fra University of California, som er i ferd med å begynne, vil den være rettet mot å finne "hjerne qubits."
Et av hovedtrekkene ved "vanlige" qubits er at de krever et miljø med veldig lave temperaturer, som nærmer seg absolutt null, men forskerne antyder at denne regelen kanskje ikke gjelder qubits som kan være i menneskekroppen.
Salgsfremmende video:
Som en del av et av de kommende eksperimentene, vil forskere prøve å finne ut om det er mulig å lagre qubits inne i spinnet til en atomkjerne, og ikke blant elektronene som omgir den. Spesielt bør gjenstanden for forskning være atomer av fosfor - et stoff som er inneholdt i våre organismer - ifølge forskere, i stand til å spille rollen som biokjemiske kvittinger.
"De nøye isolerte spinnene til kjernene kan lagre og muligens behandle kvanteinformasjon i flere timer eller mer," sier en av studiets deltakere, Matthew Fisher.
I andre eksperimenter ønsker forskere å se på potensialet for decoherence, som oppstår som et resultat av å bryte båndene mellom qubits. I løpet av denne prosessen begynner kvantesystemet i seg selv å vises klassiske funksjoner som tilsvarer den tilgjengelige informasjonen i miljøet. Med andre ord begynner kvantesystemet å blande seg eller bli forfiltret med miljøet. For at hjernen vår skal bli betraktet som en kvantecomputer, må den ha et system som vil beskytte våre biologiske qubits fra denne decoherence.
Oppgaven til et annet eksperiment vil være studiet av mitokondrier - de cellulære underenhetene som er ansvarlige for metabolismen vår og overføring av energi i kroppen vår. Forskere spekulerer i at disse organellene kan spille en betydelig rolle i kvanteforviklinger og har kvanteforbindelse med nevroner.
Generelt kan nevrotransmittere (aktive kjemikalier som fører elektrokjemiske impulser) mellom nevroner og synaptiske forbindelser skape sammenkoblede kvantenettverk i hjernen vår. Fischer og teamet hans ønsker å teste dette ved å prøve å gjenskape et slikt system i et laboratorium.
Prosessene med kvanteberegning, hvis de virkelig er til stede i hjernen vår, vil hjelpe oss med å forklare og forstå dens mest mystiske funksjoner, for eksempel dens evne til å overføre minne fra kortsiktig til lang sikt, eller komme nærmere forståelsen av spørsmål om hvor bevisstheten vår faktisk kommer, bevissthet og følelser.
Alt dette er et veldig høyt nivå, veldig kompleks fysikk, sammen med biokjemi, så ingen her vil garantere at vi vil være i stand til å få alle svarene på spørsmålene ovenfor. Selv om det viser seg at vi ennå ikke har nådd det nødvendige nivået for å gjøre det mulig for oss å svare på spørsmålet om hjernen vår er en kvantedatamaskin, kan planlagt forskning bidra sterkt til å forstå hvordan det mest komplekse menneskelige organet fungerer.
Nikolay Khizhnyak
