Hjärnan ingen kvantdator

I artikeln The Importance of Quantum Decoherence in Brain Processes hävdar fysikern Max Tegemark att våra kognitiva processer i hjärnan inte fungerar på ett kvantmekaniskt sätt, åtminstone inte så som har förseslagits av t ex Penrose och Stapp.

Flera personer har framfört idén att medvetandet och våra kognitiva processer skulle vara kvantmekaniska fenomen som uppstår i hjärnan. På så sätt har de bland annat velat lösa det så kallade bindningsproblemet d.v.s. hur delegenskaper i en upplevelse kan sättas ihop till en hel upplevelse. När man ser en röd bil som åker förbi på gatan så består syninformationen av en mängd delinformation såsom färg, rörelse, avstånd och liknande och de processas av olika delar av hjärnan. Ändå upplever man det som att all denna information hör ihop. Man upplever att man ser en bil.

Helhetsupplevelsen har föreslagits kunna uppstå genom något som kallas kvantkoherens. Kvant-medvetande skulle enligt vissa eventuellt även kunna förklara fri vilja och icke-algoritmiska processer som en del hävdar att vår hjärna utför.

Kvantmekaniska system beter sig på ett helt annat sätt än system inom den klassiska fysiken, t ex kan de inta så kallad superposition vilket innebär att de kan befinna sig i flera tillstånd samtidigt. En partikel kan vara på två ställen vid samma tidpunkt eller snurra åt två olika håll på samma gång. Det strider helt mot den värld vi ser omkring oss till vardags.

En modell för att förklara hur vår erfarenhetsmässiga klassiska värld kan uppstå i en kvantfysisk värld är att enskilda kvantmekaniska system intar en enda position då de interagerar med omgivningen, en process som kallas dekoherens. Kvantmekaniska system beskrivs med hjälp av Schrödingers vågfunktion och man brukar tala om att vågfunktionerna kollapsar då systemen väljer väg.

Några av de personer som framfört att medvetandet skulle vara kvantmekaniskt är Stapp, Penrose och Hameroff. Henry Stapp tänker sig att medvetandet får omgivningens vågekvationer att kollapsa. Roger Penrose och Stuart Hameroff tror att det är kvantmekaniska effekter i mikrotubuli i våra neuron som möjliggör medvetandet. De tror hjärnan fungerar som en slags kvantdator. Mikrotubuli är små proteintrådar som är delaktiga i alla kroppscellers cytoskelett.

Max Tegemark bestrider att vi har ett kvantmedvetande. I artikeln The Importance of Quantum Decoherence in Brain Processes gör Tegemark gällande att våra kognitiva processer inte är kvantmekaniska utan snarare måste beskrivas som klassiska system. Genom beräkningar på dekoherens hos jonflödet vid aktionspotentialen i nervcellerna samt dekoherens hos mikrotubuli kommer Tegemark fram till att tidsskalan för dekoherensen hos dessa system ligger på 10^-13 till 10^-20 sekunder vilket är mycket kortare jämfört med de kognitiva processer som de ska förklara vilka ligger inom tidsintervallet 10^-3 till 10^-1 sekunder. En nervcell kan som snabbast fyra av 1000 gånger per sekund och dekoherensen sker så oerhört mycket snabbare att kvantmekaniska effekter inte kan styra nervsignalerna.

Tegemark sysslar annars mest med kosmologi. Här har han en liten sida om hjärnan.

Hameroff med flera tillbakavisar kritiken här.