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Julio - Noviembre 2021 del Sitio Web�BigThink�
traducci�n de
Adela Kaufmann � � � �
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Parte 1 Julio 22, 2021
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�� � � Un f�sico te�rico vuelve a la teor�a de Penrose y Hameroff de la "conciencia qu�ntica"... � � �
Una de las cuestiones abiertas m�s importantes de la ciencia es c�mo
se establece nuestra conciencia. En la d�cada de 1990,�mucho antes de ganar�el Premio Nobel de F�sica 2020 por su predicci�n de los agujeros negros, el f�sico Roger Penrose se asoci� con el anestesi�logo Stuart Hameroff para proponer una respuesta ambiciosa. � Afirmaron�que el sistema neuronal del cerebro forma una intrincada��������������������������������������������������������������������������������������������������� red, y que la conciencia que esto produce deber�a obedecer las reglas de�la mec�nica qu�ntica, la teor�a que determina c�mo las part�culas diminutas como los electrones se mueven.�Esto, argumentan, podr�a explicar la misteriosa complejidad de la conciencia humana. � Penrose y Hameroff fueron recibidos con incredulidad.�Las leyes de la mec�nica qu�ntica generalmente solo se aplican a�temperaturas muy bajas. � Los ordenadores cu�nticos, por ejemplo, en la actualidad funcionan a alrededor de�-272� C.�A temperaturas m�s altas, la mec�nica cl�sica se hace cargo.�Dado que nuestro cuerpo funciona a temperatura ambiente, es de esperar que se rija por las leyes cl�sicas de la f�sica. � Por esta raz�n, la teor�a de la conciencia qu�ntica ha sido�descartada�por muchos cient�ficos, aunque otros son�partidarios persuadidos. � En lugar de entrar en este debate, decid� unir fuerzas con colegas de China, dirigidos por el profesor�Xian-Min Jin�de la Universidad Jiaotong de Shanghai, para probar algunos de los principios que sustentan la teor�a qu�ntica de la conciencia. � En�nuestro nuevo art�culo, hemos investigado c�mo las part�culas qu�nticas podr�an moverse en una estructura compleja como el cerebro - pero en un laboratorio. � Si nuestros hallazgos se pueden comparar alg�n d�a con la actividad medida en el cerebro, podemos acercarnos un paso m�s a validar o descartar la�controvertida teor�a de�Penrose y Hameroff. � � � � Cerebros y fractales� Nuestros cerebros�est�n compuestos por c�lulas llamadas neuronas y�se cree que�su actividad combinada�genera conciencia... � Cada neurona contiene�microt�bulos, que transportan sustancias a diferentes partes de la c�lula. � La�teor�a de Penrose-Hameroff de la conciencia qu�ntica�sostiene que los microt�bulos est�n estructurados en un�patr�n fractal�que permitir�a que ocurrieran procesos cu�nticos.� � Los fractales son estructuras que no son ni bidimensionales ni tridimensionales, sino que tienen un valor fraccionario intermedio. � En matem�ticas, los fractales emergen como�hermosos patrones�que se repiten infinitamente, generando lo que parece imposible: una estructura que tiene un �rea finita, pero un per�metro infinito.� � �
� � Esto puede parecer imposible de visualizar, pero los fractales ocurren con frecuencia�en la naturaleza. � Si observa de cerca las flores�de una coliflor�o las ramas�de un helecho, ver� que ambas est�n compuestas por la misma forma b�sica que se repite una y otra vez, pero a escalas cada vez m�s peque�as. � Esa es una caracter�stica clave de los�fractales. � Lo mismo sucede si miras dentro de tu propio cuerpo:
Los fractales tambi�n aparecen en las encantadoras obras de arte repetidas de�MC Escher�y�Jackson Pollock, y se han utilizado durante d�cadas en tecnolog�a, como en el�dise�o de antenas. �
Esta extensi�n de Circle Limit III de Escher muestra su naturaleza fractal, repetitiva. (Vladimir-Bulatov / Deviantart, CC BY-NC-SA) � � Todos estos son ejemplos de fractales cl�sicos: fractales que se rigen por las leyes de la f�sica cl�sica en lugar de la f�sica qu�ntica.
� Debido a que son infinitamente intrincados, lo que permite que la complejidad emerja de patrones simples repetidos, podr�an ser las estructuras que sustentan las misteriosas profundidades de nuestra mente. � Pero si este es el caso, solo podr�a estar sucediendo a nivel cu�ntico, con part�culas diminutas que se mueven en patrones fractales dentro de las neuronas del cerebro. � Por eso la propuesta de Penrose y Hameroff se llama,
� � � Conciencia qu�ntica� Todav�a no podemos medir el comportamiento de los fractales cu�nticos en el cerebro, si es que existen. � Pero la tecnolog�a avanzada significa que ahora podemos medir fractales cu�nticos en el laboratorio.�En�una investigaci�n reciente que�involucr� un�microscopio de efecto t�nel�(STM), mis colegas en Utrecht y yo dispusimos cuidadosamente los electrones en un patr�n fractal, creando un fractal cu�ntico. � Cuando medimos la funci�n de onda de los electrones, que describe su estado cu�ntico, descubrimos que ellos tambi�n viv�an en la dimensi�n fractal dictada por el patr�n f�sico que hab�amos creado. � En este caso, el patr�n que usamos en la escala qu�ntica fue el�tri�ngulo de Sierpiński, que es una forma que se encuentra en alg�n lugar entre unidimensional y bidimensional. � �
� � Este fue un hallazgo emocionante, pero las t�cnicas STM no pueden probar c�mo se mueven las part�culas qu�nticas, lo que nos dir�a m�s sobre c�mo pueden ocurrir los procesos cu�nticos en el cerebro. � Entonces, en�nuestra �ltima investigaci�n, mis colegas de�la Universidad Jiaotong de Shanghai�y yo fuimos un paso m�s all�.��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� � Utilizando experimentos fot�nicos de �ltima generaci�n, pudimos revelar el movimiento cu�ntico que tiene lugar dentro de los con un detalle sin precedentes.�
Y en cada una de estas estructuras realizamos cientos de experimentos. � �
Tambi�n realizamos experimentos en un fractal de forma cuadrada llamada la alfombra de Sierpiński. (Johannes R�ssel / wikimedia) � � Nuestras observaciones de estos experimentos revelan que los fractales cu�nticos en realidad se comportan de manera diferente a los cl�sicos. � Espec�ficamente, encontramos que la propagaci�n de la luz a trav�s de un fractal se rige por diferentes, en el caso, en comparaci�n con el caso cl�sico. � Este�nuevo conocimiento de los fractales cu�nticos�podr�a proporcionar las bases para que los cient�ficos prueben experimentalmente la teor�a de la conciencia qu�ntica. � Si las�mediciones�qu�nticas�del cerebro humano fuesen un d�a tomadas, podr�an compararse con nuestros resultados para decidir definitivamente si la conciencia es un fen�meno cl�sico o cu�ntico. � Nuestro trabajo tambi�n podr�a tener profundas implicaciones en todos los campos cient�ficos. � Al investigar el transporte cu�ntico en nuestras estructuras fractales dise�adas artificialmente, es posible que hayamos dado los primeros peque�os pasos hacia la unificaci�n de la f�sica, las matem�ticas y la biolog�a, lo que podr�a enriquecer enormemente nuestra comprensi�n del mundo que nos rodea, as� como del mundo que existe en nuestras cabezas. � � � � � � �
Parte 2 � � �
� � � � Mec�nica qu�ntica + conciencia: No hay nada mejor que mezclar dos grandes misterios por producir uno a�n m�s grande... � �
� Por supuesto, hay muchas formas de explorar esta cuesti�n, y la ciencia no es la �nica.�Los artistas y fil�sofos tienen muy merecidamente el derecho a dilucidar algunos aspectos de nuestra identidad y vida subjetiva. �
En un sentido, la ciencia es el nuevo chico en el bloque, teniendo
en cuenta que podemos fechar las primeras "casi" reflexiones
cient�ficas sobre la mente y la materia a principios del�siglo 17con
Descartes. Mucho m�s all� de�Descartes�y su�dualidad mente-cuerpo, han surgido nuevas preguntas que son tan emocionantes como nebulosas:
No hay nada mejor que mezclar dos grandes misterios para producir uno a�n mayor. � La verdad es que a pesar del tremendo �xito de la f�sica qu�ntica en lo que respecta a sus aplicaciones - las tecnolog�as digitales y nucleares que definen gran parte de la vida moderna - su interpretaci�n sigue siendo incierta, un blanco de acalorados debates entre los f�sicos. � Sabemos c�mo utilizar la f�sica qu�ntica, pero no sabemos qu� es lo que nos dice acerca de la naturaleza de la realidad. � �� �El cerebro es una caja negra� En cuanto a c�mo el cerebro sostiene nuestra mente y conciencia, todav�a sabemos muy poco, incluso si los avances en las t�cnicas de im�genes en las �ltimas dos d�cadas han revelado, hasta cierto punto, c�mo los grupos de neuronas, a menudo en diferentes regiones del cerebro, se encienden bajo diferentes est�mulos como luces en un �rbol de Navidad. � En pocas palabras, el problema aqu� es que marcar la actividad neuronal es la parte f�cil de la tarea. � La parte dif�cil es comprender c�mo las neuronas activas conspiran para crear el sentido de qui�nes somos, es decir, traducir la actividad bioel�ctrica y el flujo sangu�neo en autoconciencia. � En el siglo 17, Descartes propuso dividir la mente y la materia:
La mente no es materia, pero, maneras que dej� perplejo incluso a Descartes, puede influir en la materia.
Descartes tambi�n postul� que la mente precede a la materia, la esencia de sus famosos,
Este dualismo mente-cuerpo provoc� y provoca mucha confusi�n, especialmente para quienes lo utilizan para defender la existencia de alg�n tipo de alma o esp�ritu que sea independiente de la materia y que pueda sobrevivir a su inexorable decadencia. � �C�mo persiste el "yo" que eres sin las estructuras b�sicas del cerebro material? � En gran parte, los cient�ficos y los fil�sofos defienden que solo existe la materia.�El hecho de que el funcionamiento del cerebro siga siendo misterioso no se debe a alguna entidad inmaterial, sino a nuestra propia dificultad para comprender su complejidad. � Hay quienes proponen que, para comprender el cerebro, debemos comenzar de abajo hacia arriba: desde las neuronas individuales hasta los enlaces sin�pticos y los neurotransmisores que fluyen entre ellos, hasta los grupos de neuronas y los circuitos cerebrales. � Est�n aquellos, especialmente los fil�sofos,
... a�veces conocidos como los "Misterianos", que defienden que somos cognitivamente incapaces (o, como dice McGinn, "cognitivamente cerrados" a) comprender la conciencia, es decir, la experiencia subjetiva que tenemos cuando sentimos algo, ya sea el tono de un color o el enamoramiento.� � � � � �Puede la mec�nica qu�ntica explicar la conciencia? � El extra�o comportamiento de los sistemas cu�nticos inspira especulaciones sobre c�mo pueden desempe�ar un papel en el funcionamiento del cerebro. � Despu�s de todo, si adoptamos un enfoque de abajo hacia arriba, el cerebro est� hecho de neuronas;�y las neuronas, como cualquier otra c�lula, necesitan prote�nas y una gran cantidad de biomol�culas para funcionar. � Dado que los efectos cu�nticos tienen lugar a nivel molecular, es posible que puedan hacer algo importante para la conciencia. � El�primer efecto cu�ntico�que puede ser relevante es la�superposici�n,
Por ejemplo, antes de que se detecte un electr�n, puede estar en muchos lugares a la vez, o al menos as� es�como interpretamos los datos. � La maquinaria matem�tica de la mec�nica qu�ntica nos permite calcular la probabilidad de que el electr�n se encuentre aqu� o all� una vez medido.
Los datos, entonces, son las medidas de la posici�n del electr�n dentro de la precisi�n del dispositivo de medici�n.
Esto es lo que�han propuesto el�f�sico ganador del Premio Nobel�Roger Penrose�y el anestesi�logo�Stuart Hameroff. �
M�s abajo se muestra un video muy instructivo de su punto de vista: �
� � La entidad activa que promueve la selecci�n es una prote�na llamada�tubulina, que forma los microt�bulos que brindan soporte esquel�tico a la neurona. � Los microt�bulos podr�an ser una especie de red de carreteras qu�nticas que respalda la superposici�n y los estados entrelazados de la tubulina dentro de las neuronas. � Supuestamente act�an como una computadora qu�ntica para optimizar el rendimiento neuronal e interneuronal.�Otras ideas provienen de�Giulio Tononi�y�Christoph Kochen su�Teor�a de la Informaci�n Integrada, donde afirman que se aplica a las vibraciones qu�nticas en los microt�bulos. � El�segundo efecto cu�ntico�que podr�a ser relevante es el�entrelazamiento,
Decimos que los estados entrelazados se comportan como una sola entidad, perdiendo sus identidades individuales. � La idea aqu� es utilizar el aspecto espacial de los estados entrelazados para "extender" los efectos cu�nticos con una firma determinada a trav�s de largas distancias dentro de las redes neuronales.� � � � � Agua fr�a para la conciencia qu�ntica� Ha habido�fuertes cr�ticas a�las ideas de Penrose y Hameroff desde �ngulos experimentales y te�ricos. � Los argumentos te�ricos, por ejemplo presentados por el f�sico del MIT�Max Tegmark, sugieren que el�cerebro est� demasiado ocupado y es�un ambiente�c�lido�para sostener estados cu�nticos coherentes. � De hecho, los estados cu�nticos coherentes son muy fr�giles:
En efecto, el�ambiente c�lido del cerebro�puede convertir la mec�nica qu�ntica en f�sica cl�sica.
No hay duda de que los efectos cu�nticos a�aden cierto grado de desconcierto a nuestra comprensi�n del mundo. � Tambi�n es cierto que, al menos en el nivel sin�ptico, donde una gran cantidad de neurotransmisores fluyendo a trav�s de estrechas puertas de aceptaci�n, los efectos cu�nticos podr�an, de hecho, influir. � Actualmente, la opini�n mayoritaria apunta hacia una explicaci�n cl�sica del funcionamiento del cerebro a trav�s de la mir�ada de acoplamientos de grupos neuronales y sus incesantes disparos. � Dada la naturaleza compleja de la conectividad interneuronal, ciertamente hay espacio para la exploraci�n y la especulaci�n.�Como suele ser el caso, la soluci�n puede no ser "una o la otra", sino "ambas". � Puede haber una�cooperaci�n�entre los efectos cu�nticos y cl�sicos�que determinan conjuntamente el funcionamiento del cerebro en diferentes niveles.
Esta�incognoscibilidad�bien puede ser lo que rescatar�lo que queda�de nuestra humanidad�de la imparable mecanizaci�n y objetivaci�n de la existencia moderna...�� � � � |
