Det finns en hypotes, eller snarare många hypoteser, enligt vilken vår hjärna inte är mer än en biokemisk kvantdator. Dessa idéer bygger på antagandet att medvetandet är oförklarligt på klassisk mekaniknivå och endast kan förklaras med hjälp av postulater från kvantmekanik, superpositionfenomen, kvantförvirring och andra. Forskare från University of California i Santa Barbara beslutade genom en serie experiment att ta reda på om vår hjärna verkligen är en kvantdator.
Vid första anblicken kan det tyckas att datorn och hjärnan fungerar på samma sätt - båda bearbetar information, kan lagra den, fatta beslut och även hantera ingångs- och utgångsgränssnitt. När det gäller hjärnan är dessa gränssnitt våra sinnen, liksom förmågan att kontrollera olika föremål som inte är en del av vår kropp, till exempel konstgjorda proteser.
Det är mycket vi inte vet om hur vår hjärna fungerar. Men det finns människor som tror att mångfalden av processer i vår hjärna, som inte kan förklaras i termer av klassisk mekanik, kan förklaras i termer av kvantmekanik. Med andra ord tror de att aspekter av kvantmekanik som förfiltring, fenomenet superposition och alla andra saker som kvantfysiken fungerar på kan faktiskt styra hur våra hjärnor fungerar. Naturligtvis är inte alla överens om denna formulering, men på ett eller annat sätt beslutade forskare att kolla in det.
"Om frågan om kvantprocesser i hjärnan besvaras positivt kommer det att leda till en verklig revolution i vår förståelse och behandling av mänskliga hjärnfunktioner och kognitiva förmågor," säger Mat Helgeson från University of California Santa Barbara och en av teammedlemmarna. deltog i denna studie.
En del grundläggande teorier. I kvantberäkningsvärlden följer allt kvantmekanik, vilket förklarar beteendet och interaktionen mellan de minsta föremålen i universum - på kvantnivå, där reglerna för klassisk fysik inte gäller. En av de viktigaste funktionerna i kvantberäkning är användningen av så kallade qubits (kvantbitar) som lagringsmedium. Till skillnad från vanliga bitar som används i vanliga datorer och representerar en binär kod i form av "nollor" och "en", kan qubits samtidigt erhålla värden på både noll och en, det vill säga vara i den så kallade superpositionen, som nämnts ovan.
Baserat på ovanstående lovar kvantdatorer bara en otrolig potential i datoranvändning, vilket gör att du kan hantera uppgifter (inklusive i vetenskap) som till och med de mest kraftfulla, men samtidigt vanliga datorer inte kan.
När det gäller en ny studie av forskare från University of California, som är på väg att börja, kommer den att syfta till att hitta "hjärnskvittor."
En av huvudfunktionerna i "normala" qubits är att de kräver en miljö med mycket låga temperaturer, närmar sig absolut noll, men forskarna föreslår att denna regel kanske inte gäller qubits som kan vara i människokroppen.
Kampanjvideo:
Som en del av ett av de kommande experimenten kommer forskare att försöka ta reda på om det är möjligt att lagra kvittor i centrifugalen i en atomkärna, och inte bland de elektroner som omger den. I synnerhet bör syftet med forskning vara fosforatomer - ett ämne som finns i våra organismer - enligt forskare, som kan spela rollen som biokemiska qubits.
"De noggrant isolerade snurrarna i kärnorna kan lagra och möjligen behandla kvantinformation i timmar eller mer," säger en av deltagarna i studien, Matthew Fisher.
I andra experiment vill forskare titta på potentialen för decoherence, som inträffar som ett resultat av att bandet bryts mellan qubits. Under denna process börjar själva kvantsystemet att visas klassiska funktioner som motsvarar den tillgängliga informationen i miljön. Med andra ord börjar kvantsystemet att blandas eller förvirras med miljön. För att vår hjärna ska betraktas som en kvantdator måste den ha ett system som skulle skydda våra biologiska kvittor från denna decoherence.
Uppgiften för ett annat experiment är studiet av mitokondrier - de cellulära underenheterna som ansvarar för vår ämnesomsättning och överföring av energi i vår kropp. Forskare spekulerar i att dessa organeller kan spela en viktig roll i kvantförvirring och har kvantförbindelse med neuroner.
I allmänhet kan neurotransmittorer (aktiva kemikalier som bär elektrokemiska impulser) mellan neuroner och synaptiska anslutningar skapa sammankopplade kvantnätverk i våra hjärnor. Fischer och hans team vill testa detta genom att försöka replikera ett sådant system i en laboratorieinställning.
Processerna för kvantberäkning, om de verkligen finns i vår hjärna, kommer att hjälpa oss att förklara och förstå dess mest mystiska funktioner, till exempel dess förmåga att överföra minne från kort sikt till lång sikt, eller komma närmare förstå frågorna om var vårt medvetande faktiskt kommer från., medvetenhet och känslor.
Allt detta är en mycket hög nivå, mycket komplex fysik, tillsammans med biokemi, så ingen här kommer att garantera att vi kommer att kunna få alla svar på ovanstående frågor. Även om det visar sig att vi ännu inte har nått den nödvändiga nivån som skulle göra det möjligt för oss att besvara frågan om vår hjärna är en kvantdator, kan den planerade forskningen bidra mycket till att förstå hur det mest komplexa mänskliga organet fungerar.
Nikolay Khizhnyak