物理学のノーベル賞2020年について書いた別の記事を読む機会があった方は、3人の受賞者のうちの一人、ロジャー・ペンローズが、数学と微積分を使った素晴らしい技術を持っていたことを記憶していると思います。
ペンローズは、この研究以外にも、ここ数年、ブラックホールの分野とは別の興味深いテーマについて論文を発表しています。
ペンローズは、意識と量子力学という別の研究分野を持っています。
なるほど、量子力学も数学や微積分だと言えますが、それはブラックホールとは全く違う別の数学だと言えますね。
量子力学はほぼシュレーディンガー方程式に基づいていますが、ブラックロールはアインシュタイン方程式に基づいており、それぞれアプローチが異なると言えますね。
ペンローズは、宇宙の構造と私たちの脳、より具体的には脳の生体分子構造との間につながりがあると考え、論文HAMEROFF; PENROSE, 2014の中で結論付けています。
そして、量子力学によって、このつながりを説明することができるかもしれません。しかし、それはどのようなつながりなのでしょうか？宇宙のような大きな構造が、私たちの小さな大きな光り輝く頭と、どのように共通点を持つことができるのでしょうか？
2018年にジョー・ローガンというコメディアンが自分のトークショーにペンローズを迎え、2時間近くペンローズの作品や意識、量子力学など、いろいろな話をしました。
意識というテーマで、ペンローズは、意識の抽象的な理解を形式化し、数字に変換できるようなものをコンピュータに入れることがいかに難しいかという考えを披露した。
仮に翻訳して、その論法が正しいと思ったとしても、その判断感を持つためにはルールを考えなければならないので、そのルールに導かれるのですが、もしかしたら私たちの心は、私たちが知っているルールには従っていないかもしれない。そのため、その論法や翻訳が本物ではないだけです。わかったかな？
そのことについて、ペンローズのセリフを紹介します："理解とは何か？それは何を意味するのか？ルールに従うものなのか？アルゴリズムなのか？
アルゴリズムではない...」ということは、アルゴリズムではないのであれば、それは何なのでしょうか？また、量子力学はすでに知っていることではないのでしょうか？
しかし、私たちが知っているのは、とても大きく複雑で、私たちの仕事とは異なるもののほんの小さな一部です。
量子レベルでは、私たちの現実で起きているようなことは起きず、全く異なる法則に導かれています。もし法則があるとすれば、すべては私たちがまだ知らないからです。
マーベルの映画『アントマン』をご覧になった方なら、私が何を言っているのかわかると思います。
ちょっとシュレーディンガーの猫を思い出してみよう。1935年、量子力学の概念を説明しようとしたシュレーディンガーは、猫、毒薬1本、放射性元素を密閉した箱に入れるという思考実験に置き換えた。
元素が崩壊すれば、毒の瓶は壊れ、猫は死んでしまう。
ここで重要なのは、箱が閉まっていると中で何が起こっているのかがわからない、実験結果がわからないと何が起こったのかわからない、だから猫は生きているとも死んでいるとも言えるということです。
それが量子力学の面白いところで、物事は同時に2つのものになったり、同時に2つの場所にいたりすることができるんです。
ペンローズは、私たちの頭の中で起こっていることはアルゴリズムではない、どんなルールにも従わない、何か別のものであると確信するようにと言います。
何かというと、"私たちが意識的に理解することが必要で、考えることは意識的なことであり、理解することは意識的な活動である "ということです。
楽器を演奏する、創作活動をする、仕事をする、恋愛をする、などの良心的な活動である。これらの良心的な活動は、どうやら計算データではなく、何か別のことが起こっているようです。
幸い、科学者たちの疑問をすべて解決するような説明が少しずつ行われるようになった。
その答えは、化学、電気、力学、熱学などあらゆる情報をシナプスに伝える細胞、ニューロンにあるのかもしれません。
ペンローズは、数年前にスチュアート・ハメロフという人物から、ペンローズは神経細胞や微小管という構造物を考慮しておらず、それが意識のための絶対的な基本ツールになるかもしれないという手紙を受け取ったとローガンに語った。
残念ながら、量子効果を神経細胞で分離することはできません。なぜなら、環境デコヒーレン スが発生し、量子状態で機能することが、上位レベルのスケールで再現されないからです。
"彼らは、量子状態が崩壊すると予想されるレベルまでのレベルの量子力学を支えている可能性が十分にある種類のものに見えます。" ペンローズは、ハメロフの手紙の内容についてローガンに言います。
微小管 は、チューブリンというタンパク質で構成される小さな管で、私たちの体内でさまざまな機能を持っていますが、脳では、構造の支持や輸送といった従来の機能のほかに、ニューロン内の情報を運ぶ役割も担っていると考えられます（DENT; BAAS, 2014）。
どうやら微小管のサブユニットには、A型とB型という2種類の相互作用があるようです。
最初のものは最も対称的なもので、全体が同じように見える。脳内ではA型が存在し、対称性は情報を異なる方法で組織化することを可能にする最も重要な特性である。
結局のところ、意識とは何なのか？とジョーに問われたペンローズは、私たちの意識レベルにはこのような量子状態が保存されており、微小管が量子効果を運ぶものである可能性を説明したが、まだ発見されていない他の構造が関与している可能性も排除していない。
ペンローズは、このシナプスに生息する分子のクラスがあり、それらは五角形や六角形のように対称的で、それぞれの渦の中にトリスケリオン型のタンパク質を持ち、サッカーボールの模様のように縁に沿って自分自身を結合させているのではないかと考えた。しかし、対称性だけでいいのだろうか？そのタンパク質を構成する物質も大きな要因なのだろうか。そして、シナプスにおけるこれらのタンパク質の機能は果たして何なのか？残念ながら、まだわかっていない。
量子力学のヤーンテラー効果というもので、対称性が重要な役割を果たすらしい。
これは、対称性の高い構造を持ち、最も低いエネルギー準位と次のエネルギー準位の間に大きな隔たりができる場合に起こります。
大きなギャップは、最低のエネルギー準位に関する重要な情報を隠すことができる、この情報の欠如は問題の1つである。しかし、「それらはすべて、ある種の量子現象の暗示のようなもので、そこにはまだ理解すべきことがたくさんある」とペンローズは言う。
ペンローズの言う通り、私たちはまだまだ学ぶべきことがたくさんあります。そして一歩一歩、私たちの頭の中にある量子力学の世界について、より多くのことを発見していくことができます。
私たちは、周波数や波動を通して、お互いに、そして宇宙とつながっているのだと言う人がいました。しかし、それを確かめるには、まだまだ研究が必要です。
トークショー本編をご覧になりたい方、 ここをクリック また、このテーマとペンローズの仕事についてもっと知りたい方は、以下にペンローズが発表した記事のいくつかをご覧ください：
DENT, E. W.; BAAS, P. W. 情報キャリアとしての神経細胞における微小管。 神経化学ジャーナル, v. 129, n. 2, p. 235-239, abr.2014.
HAMEROFF, S.; PENROSE, R. 宇宙における意識：Orch OR」理論のレビュー。 生命の物理学 レビュー, v. 11, n. 1, p. 39-78, 1 mar.2014.
PENROSE, R.; LANDAUER, R. The Emperor's New Mind：コンピュータ、心、物理法則について。 フィジックス・トゥデイ43, n.6, p.73, 11 jan. 2008.
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