퀀텀 마인드

Quantum mind
퀀텀 인지와 혼동하지 않기 위해서입니다.

양자 정신 또는 양자 의식은 국소적인 물리 법칙과 고전 역학의 상호 작용 또는 뉴런 간의 연결만으로는 의식을 설명할 수 없으며,[1] 대신 국소적이지 않은 양자 효과를 일으키는 얽힘과 중첩과 같은 양자 역학 현상을 가정한다는 가설의 그룹입니다. 세포보다 뇌의 더 작은 특징에서 상호작용하는 것은 뇌의 기능에 중요한 역할을 할 수 있고 의식의 중요한 측면을 설명할 수 있습니다. 이러한 과학적 가설은 아직 검증되지 않았으며 양자 신비주의와 겹칠 수 있습니다. 경험적 증거는 양자 의식의 개념에 반하며, 실험은 양자 정신의 가설을 지지하지 않습니다.[2]

역사

유진 위그너(Eugene Wigner)는 양자역학이 마음의 작용과 관계가 있다는 아이디어를 개발했습니다.[3] 그는 파동함수가 의식과의 상호작용으로 인해 붕괴된다고 제안했습니다. 프리먼 다이슨은 "선택을 하는 능력에 의해 나타나는 마음은 모든 전자에 어느 정도 내재되어 있다"고 주장했습니다.[4]

다른 현대 물리학자와 철학자들은 이러한 주장을 설득력이 없다고 여겼습니다.[5] 빅터 스텐거는 양자 의식을 "신, 유니콘, 용과 함께 그 자리를 차지해야 한다"는 "과학적 근거가 없는" "신화"라고 특징지었습니다.[6]

데이비드 찰머스(David Chalmers)는 양자 의식에 반대합니다. 그는 대신 양자역학이 이원론적 의식과 어떻게 관련될 수 있는지 논의합니다.[7] 찰머스는 어떤 새로운 물리학도 의식의 어려운 문제를 해결할 수 있을지 회의적입니다.[8][9][10] 그는 의식의 양자 이론이 더 전통적인 이론과 같은 약점을 겪고 있다고 주장합니다. 뇌의 특정한 거시적인 신체적 특징이 의식을 일으켜야 할 특별한 이유가 없다고 주장하듯이, 뇌의 EM장과 같은 특정한 양자적 특징도 의식을 일으켜야 할 특별한 이유가 없다고도 생각합니다.[10]

접근방법

봄

데이비드 봄은 양자 이론과 상대성 이론을 모순적인 것으로 보았고, 이는 우주의 더 근본적인 수준을 암시했습니다.[11] 그는 양자 이론과 상대성 이론이 양자장 이론으로 공식화된 이 더 깊은 이론을 가리켰다고 주장했습니다. 이보다 더 근본적인 수준은 우리가 우주를 경험하면서 우주의 명시적인 질서가 발생하는 분열되지 않은 전체와 암시적인 질서를 나타내기 위해 제안되었습니다.[12]

봄이 제안한 순서는 물질과 의식 모두에 적용됩니다. 그는 그것이 그들 사이의 관계를 설명할 수 있다고 제안했습니다. 그는 마음과 물질을 근본적인 함축적인 질서로부터 우리의 명시적인 질서에 대한 투영으로 보았습니다. 봄은 우리가 물질을 볼 때 의식을 이해하는 데 도움이 되는 것은 아무것도 보지 못한다고 주장했습니다.[13]

봄은 음악을 듣는 경험에 대해 이야기했습니다. 그는 음악에 대한 우리의 경험을 구성하는 움직임과 변화의 느낌이 뇌 속의 즉각적인 과거와 현재를 함께 유지하는 데서 비롯된다고 믿었습니다. 과거의 음표는 기억이라기보다는 변형입니다. 과거에 연루되었던 노트들은 현재에 명확해집니다. 봄은 이것을 함축적인 질서로부터 나오는 의식으로 보았습니다.[citation needed]

봄은 움직임, 변화 또는 흐름, 음악 감상과 같은 경험의 일관성을 함축적인 질서의 발현으로 보았습니다. 그는 장 피아제(Jean Piaget)의 유아 연구에서 이에 대한 증거를 도출했다고 주장했습니다.[14] 그는 어린 아이들이 시간과 공간에 대해 배운다는 것을 보여주기 위해 이러한 연구를 개최했습니다. 왜냐하면 그들은 함축된 질서의 일부로서 움직임에 대한 "하드 와이어" 이해를 가지고 있기 때문입니다. 그는 문법이 인간의 뇌에 단단히 연결되어 있다는 촘스키의 이론에 이 딱딱한 배선을 비교했습니다.[citation needed]

봄은 자신의 제안이 위조될 수 있는 구체적인 수단과 그의 "묵시적인 질서"가 의식과 관련된 방식으로 나타날 수 있는 신경 메커니즘을 결코 제안하지 않았습니다.[11] 그는 후에 양자 의식의 모델로서 칼 프리브람의 홀로노믹 뇌 이론에 협력했습니다.[15]

철학자 파보 필케넨(Paavo Pylkänen)에 따르면 봄의 제안은 "자연스럽게 논리적 사고 과정의 물리적 상관관계가 고전적으로 설명 가능한 뇌 수준에 있는 반면 기본적인 사고 과정은 양자 이론적으로 설명 가능한 수준에 있다는 가정으로 이어집니다."[16]

이론 물리학자 데이비드 봄과 바질 헤일리는 정신과 물질이 모두 "묵시적인 질서"에서 나온다는 것을 제안했습니다.[17] 봄과 하일리의 마음과 물질에 대한 접근은 철학자 파보 필케넨의 지지를 받습니다.[18] 필케넨은 의식적인 사고의 "예측할 수 없고, 통제할 수 없으며, 나눌 수 없고, 논리적이지 않은" 특징을 강조하고, 특히 "후기 현상학"이라고 불리는 철학적 운동과 유사점을 도출합니다.[19]

펜로즈와 해머로프

주요 기사: 조직화된 목표 감소

이론 물리학자 로저 펜로즈(Roger Penrose)와 마취학자 스튜어트 해머로프(Stuart Hameroff)가 협력하여 "조직화된 객관적 축소"(Orch-OR)로 알려진 이론을 만들었습니다. 펜로즈(Penrose)와 해머로프(Hameroff)는 처음에는 각자의 아이디어를 개발하고 나중에는 1990년대 초에 Orch-OR를 제작하기 위해 협력했습니다. 그들은 2013년에 이론을 검토하고 업데이트했습니다.[20][21]

펜로즈의 주장은 괴델의 불완전성 정리에서 비롯되었습니다. 그는 의식에 관한 그의 첫 번째 책인 황제의 새로운 마음(1989)[22]에서 공식적인 체계는 그 자체의 일관성을 증명할 수 없지만, 괴델의 증명할 수 없는 결과는 인간 수학자들에 의해 증명될 수 있다고 주장했습니다.[23] 펜로즈는 이것을 인간 수학자들이 공식적인 증명 시스템이 아니며 계산 가능한 알고리즘을 실행하지 않는다는 의미로 받아들였습니다. 브링요르드와 샤오에 따르면, 이 추론 방식은 계산의 의미에 대한 잘못된 모호성에 기반을 두고 있습니다.[24] 같은 책에서 펜로즈는 다음과 같이 썼습니다. "그러나 뇌 깊은 곳 어딘가에서 세포가 단일 양자 민감성으로 발견될 것이라고 추측할 수 있습니다. 만약 이것이 사실이라면, 양자역학은 뇌의 활동에 상당히 관여하게 될 것입니다."[22]: 400

펜로즈는 파동함수 붕괴가 계산 불가능한 프로세스의 유일한 물리적 기반이라고 판단했습니다. 무작위성에 불만을 품은 그는 고립적으로 일어나는 새로운 형태의 파동함수 붕괴를 제안하고 이를 객관적 축소라고 불렀습니다. 그는 각각의 양자 중첩에는 고유한 시공간 곡률 조각이 있으며, 이들이 하나 이상의 플랑크 길이로 분리되면 불안정해지고 붕괴된다고 제안했습니다.[25] 펜로즈(Penrose)는 객관적인 감소가 무작위성이나 알고리즘 처리를 나타내지 않고 대신 수학적 이해와 나중에 확장하여 의식이 도출되는 시공간 기하학에서 계산할 수 없는 영향을 나타낸다고 제안했습니다.[25]

해머로프는 미세소관이 양자 행동에 적합한 숙주가 될 것이라는 가설을 제시했습니다.[26] 미세소관은 튜불린 단백질 이량체 소단위체로 구성되어 있습니다. 이량체는 각각 8 nm 떨어져 있고 비국소화된 π 전자를 포함할 수 있는 소수성 포켓을 가지고 있습니다. 튜불린은 약 2 nm 분리된 π-전자가 풍부한 인돌 고리를 포함하는 다른 더 작은 비극성 영역을 가지고 있습니다. 하메로프는 이 전자들이 서로 얽힐 정도로 가깝다고 제안했습니다.[27] 그는 원래 튜불린-소단위 전자가 보스-아인슈타인 응축물을 형성할 것이라고 제안했지만, 이것은 신빙성이 없었습니다.[28] 그리고 나서 그는 쌍극자 분자의 가상적인 일관된 진동인 프롤리히 응축수를 제안했지만, 이것 역시 실험적으로 신빙성이 떨어졌습니다.[29]

즉, 물리학과 신경과학 사이에는 누락된 연결고리가 있습니다.[30] 예를 들어, 정보 처리에 더 적합한 A-격자 미세소관의 제안된 우세는 키카와 등에 의해 위조되었으며,[31][32] 키카와 등은 모든 생체 내 미세소관이 B 격자와 이음매를 갖는다는 것을 보여주었습니다. 뉴런과 신경교세포 사이의 갭 접합부의 제안된 존재도 위조되었습니다.[33] Orch-OR는 미세소관 간섭성이 수지상 라멜라 바디(DLBs)를 통해 시냅스에 도달한다고 예측했지만 De Zeeouw 등은 DLB가 갭 접합부에서 마이크로미터 떨어져 있음을 보여줌으로써 이러한[34] 불가능성을 입증했습니다.[35]

2014년 하메로프와 펜로즈는 2013년[36] 3월 일본 국립재료과학연구소의 아니르반 반디요파디에이가 미세소관에서 양자 진동을 발견한 것이 Orch-OR 이론을 확증한다고 주장했습니다.[21][37] 마취약이 미세소관이 의심되는 양자 여기를 얼마나 오래 유지할 수 있는지를 줄여준다는 실험 결과는 의식의 양자 이론을 뒷받침하는 것으로 보입니다.[38]

2022년 4월, 앨버타 대학과 프린스턴 대학의 두 가지 관련 실험 결과가 의식과학 컨퍼런스에서 발표되어 미세소관 내에서 작동하는 양자 과정을 뒷받침하는 추가 증거를 제공했습니다. 스튜어트 해머로프(Stuart Hameroff)는 앨버타 대학의 잭 터지 ń스키(Jack Tuszy Hameroffski)가 참여한 연구에서 마취제가 미세소관과 튜불린이 갇힌 빛을 다시 방출하는 지연 발광(delay luminescence)이라고 불리는 과정의 지속 시간을 앞당긴다는 것을 보여주었습니다. 투지 ń스키는 이 현상이 양자적 기원을 가지고 있다고 의심하고 있으며, 한 가지 가능성으로 초광도가 조사되고 있습니다. 두 번째 실험에서는 그레고리 D. 프린스턴 대학의 스콜스와 아라트 칼라는 레이저를 사용하여 튜불린 내의 분자를 자극하여 마취 중에 반복될 때 발생하지 않는 미세소관을 통해 장기간의 흥분이 예상보다 더 확산되도록 했습니다.[39][40] 그러나 확산 결과는 신중하게 해석해야 하는데, 이는 고전적인 확산조차도 유체가 채워진 세포외 공간에서 광범위한 길이 척도로 인해 매우 복잡할 수 있기 때문입니다.[41] 그럼에도 불구하고, 옥스퍼드 대학의 양자 물리학자 블라트코 베드랄은 이러한 의식과의 연관성은 정말 가능성이 희박하다고 말했습니다.

또한 2022년 이탈리아 물리학자 그룹은 중력과 관련된 의식의 양자 붕괴 모델을 지지하는 증거를 제공하지 못한 여러 실험을 수행하여 의식에 대한 양자 설명의 가능성을 약화시켰습니다.[42][43]

이러한 이론들은 과학적 틀에서 진술되고 있지만, 과학자들의 개인적인 의견과 분리하기는 어렵습니다. 그 의견들은 종종 의식의 본질에 대한 직관이나 주관적인 생각에 근거합니다. 예를 들어 펜로즈는 다음과 같이 썼습니다.[44]

[M]당신의 관점은 당신이 의식적인 활동을 시뮬레이션할 수도 없다고 주장합니다. 의식적인 사고에서 일어나고 있는 일은 컴퓨터로는 전혀 흉내 낼 수 없는 것입니다. 무언가가 의식적인 것처럼 행동하면 의식적이라고 말합니까? 사람들은 그것에 대해 끝없이 논쟁합니다. 어떤 사람들은 이렇게 말할 것입니다. "글쎄요, 여러분은 운영적 관점을 가져야 합니다. 우리는 의식이 무엇인지 모릅니다. 사람의 의식 여부를 어떻게 판단합니까? 그들이 행동하는 방식으로만. 컴퓨터나 컴퓨터로 제어되는 로봇에도 같은 기준을 적용합니다." 다른 사람들은 "아니요, 단지 무언가를 느끼는 것처럼 행동하기 때문에 무언가를 느낀다고 말할 수 없습니다."라고 말할 것입니다. 제 견해는 그 두 견해와 다릅니다. 로봇은 실제가 아니라면 의식이 있는 것처럼 설득력 있게 행동하지도 않을 것입니다. 만약 로봇이 전적으로 계산적으로 제어된다면 그럴 수 없을 것입니다.

Penrose는 계속됩니다.[45]

여러분이 컴퓨터로 할 수 있는 뇌의 많은 것들. 모든 뇌의 작용이 컴퓨터에서 하는 것과 완전히 다르다는 것을 말하는 것이 아닙니다. 저는 의식의 행동이 뭔가 다르다고 주장합니다. 의식이 물리학을 넘어선다는 것도 아닙니다. 비록 지금 우리가 알고 있는 물리학을 넘어선다는 것이지만.... 제 주장은 물리학에는 우리가 아직 이해하지 못하는 무언가가 있어야 한다는 것입니다. 이는 매우 중요하고, 계산적이지 않은 특성을 가지고 있습니다. 이것은 우리의 뇌에만 특이적인 것이 아닙니다. 물리적인 세계에 존재합니다. 하지만 그것은 일반적으로 전혀 중요하지 않은 역할을 합니다. 양자와 고전적인 행동 수준 사이의 다리, 즉 양자 측정이 들어오는 곳에 있어야 합니다.

우메자와, 비티엘로, 프리먼

우메자와 히로미와 공동 연구자들은 메모리 저장의 양자장 이론을 제안했습니다.[46][47] Giuseppe Vitiello와 Walter Freeman은 마음의 대화 모델을 제안했습니다. 이 대화는 뇌의 고전적인 부분과 양자적인 부분 사이에서 일어납니다.[48][49][50] 뇌 역학에 대한 그들의 양자장 이론 모델은 펜로즈-해머로프 이론과 근본적으로 다릅니다.[citation needed]

양자뇌동역학

신경과학에서 양자 뇌 역학(QBD)은 양자장 이론의 틀 안에서 뇌의 기능을 설명하기 위한 가설입니다.[citation needed]

하랄드 아트만스파커는 "양자론은 현재 이용 가능한 가장 근본적인 물질 이론이기 때문에 양자론이 의식을 이해하는 데 도움이 될 수 있는지 묻는 것은 정당한 질문"이라고 설명했습니다.

20세기 초 양자 이론을 의식과 연관시킨 원래의 동기는 본질적으로 철학적이었습니다. 완벽하게 결정론적인 세계에서는 의식적인 자유 결정("자유의지")이 문제가 될 가능성이 꽤 높으므로 양자 무작위성은 실제로 자유의지에 대한 새로운 가능성을 열어줄 수 있습니다. (반면, 무작위성은 목표 지향적인 자발성에 문제가 됩니다!)[51]

리치아르디와 우메자와는 1967년에 뇌세포 내와 뇌세포 사이의 장거리 코히어런트 파동의 양자에 대한 일반적인 이론을 제안했고, 남부-골드스톤 보손의 관점에서 기억 저장과 검색의 가능한 메커니즘을 보여주었습니다.[52] 이는 이후 델 주디체와 공동저자들의 양자생물역학에서 모든 생물학적 세포와 시스템을 포괄하는 이론으로 발전되었습니다.[53][54] 마리 지부(Mari Jibu)와 쿠니오 야스에(Kunio Yasue)는 나중에 이러한 결과를 대중화하고 의식에 미치는 영향에 대해 논의했습니다.[55][56][57]

우메자와는 양자장 이론에 따라 거시적이고 미시적인 질서 상태가 양자 기원임을 강조하고 이를 설명하는 데 있어 고전적인 신경 모델의 단점을 지적합니다.[58] 1981년 케일리 트리 토폴로지와 대규모 신경망에서 아이싱 모델에 대한 이론적 탐색을 통해 임의의 분기 비율이 2보다 큰 닫힌 트리에서 정확한 솔루션을 도출했으며, 이는 로컬-아펙스 및 장거리 사이트-사이트 상관 관계에서 비정상적인 위상 전이를 나타냈습니다.[59][60] 이 발견은 신경망과 그 구성요소 내의 주문 상태에 여러 협력 모드가 존재할 가능성을 직접적으로 제기하며, 폐쇄 트리 아이싱 모델의 Barth 협력 효과는 구조적으로 그리고 연결에 의존합니다. 임계점에서는 분기 비율 및 사이트 대 사이트 상호 작용 에너지의 함수와 [61]우메자와 상태의 순서(구조에 덜 의존적이며 상당히 더 큰 자유도를 가짐)[62]를 독립적으로 또는 집단적으로 QBD의 더 높은 인지 기능과 관련된 전체 장거리 거시적 순서를 안내합니다.

프리브람

칼 프리브람의 홀로노믹 뇌 이론(양자 홀로그래피)은 마음에 의한 고차 처리를 설명하기 위해 양자역학을 발동했습니다.[63][64] 그는 자신의 홀로노믹 모델이 바인딩 문제를 해결했다고 주장했습니다.[65] 프리브람은 봄과 함께 마음에 대한 양자 접근법에 대한 연구를 진행했고, 뇌에서 처리되는 양이 얼마나 많은지에 대한 증거를 제시했습니다.[66] 그는 수지상 막 표면의 정렬된 물이 양자 역학을 지원하는 보스-아인슈타인 응축을 구조화함으로써 작동할 수 있다고 제안했습니다.[67]

스탭

헨리 스탭(Henry Stapp)은 양자파동이 의식과 상호작용해야 감소한다고 제안했습니다. 그는 존 폰 노이만의[clarify] 정통 양자역학에서 관찰자가 대안적 양자 가능성 중 하나를 미래 행동의 근거로 선택하면 양자 상태가 붕괴된다고 주장합니다. 따라서 붕괴는 관찰자가 국가와 관련된 것을 기대하면서 발생합니다. Stapp의 연구는 David Bourget와 Danko Georgiev와 같은 과학자들로부터 비판을 받았습니다.[68][69][70][71]

데이비드 피어스

영국의 철학자 데이비드 피어스는 그가 물리학적 이상주의라고 부르는 것을 옹호하며, "현실은 근본적으로 경험적이며 자연 세계는 물리학과 그 해결책에 의해 철저하게 설명된다는 비물질주의적 물리학자의 주장"을 주장하고, 단일 의식적인 정신은 양자의 물리적 상태라고 추측했습니다.일관성(neur 중첩). 피어스에 따르면 이 추측은 대부분의 의식 이론과 달리 변조가 가능하며, 피어스는 열 결맞음이 시작될 때 뉴런 중첩의 비고전적 간섭 패턴을 감지하기 위해 물질파 간섭계를 사용하여 가설을 테스트할 수 있는 방법을 설명하는 실험 프로토콜을 설명했습니다.[76] 피어스(Pearce)는 자신의 아이디어가 "매우 사변적"이고, "반직관적"이며, "믿을 수 없다"고 인정합니다.[74]

카테콜아민성 뉴런 전자 수송(CNET)

CNET은 양자 기계적 전자 수송을 사용하는 카테콜라민성 뉴런의 가설화된 신경 신호 메커니즘입니다.[77][78] 이 가설은 부분적으로 많은 독립적인 연구자들이 전자 터널링이 상온 및 주변 조건에서 이러한 뉴런에 널리 퍼져 있는 철 저장 단백질인 페리틴에서 발생한다는 것을 관찰한 것에 근거합니다.[79][80][81][82] 이 메커니즘의 가정된 기능은 행동 선택을 돕는 것이지만 메커니즘 자체는 강력한 전자-전자 상호 작용과 관련된 물리적 메커니즘을 사용하여 수백만 개의 인지 및 감각 신경 신호를 통합할 수 있습니다.[83][84][85] 각각의 터널링 이벤트는 전자파 함수의 붕괴를 수반하지만 붕괴는 강력한 전자-전자 상호작용에 의해 생성된 물리적 효과에 부수적입니다.[citation needed]

CNET은 SNC(Substantia Nigra pars compacta) 조직의 전자 터널링과 SNc 조직의 페리틴 배열의 무질서한 존재와 같은 실험적으로 관찰된 이러한 뉴런의 여러 물리적 특성을 예측했습니다.[86][87][88][89] 가설은 또한 SNc 조직에서 발견되는 것과 같은 무질서한 페리틴 배열이 장거리 전자 수송을 지원하고 스위칭 또는 라우팅 기능을 제공할 수 있어야 한다고 예측했으며, 이 두 가지는 이후에도 관찰되었습니다.[90][91][92]

CNET의 또 다른 예측은 가장 큰 SNc 뉴런이 행동 선택을 매개해야 한다는 것이었습니다. 이 예측은 예측 보상 도파민 신호를 기반으로 한 그 당시 뉴런의 기능에 대한 이전의 제안과는 반대였습니다.[93][94] 하버드 의과대학의 파스칼 카이저 박사가 이끄는 연구팀은 그 뉴런들이 사실은 부호화 운동을 한다는 것을 보여주었는데, 이는 CNET의 초기 예측과 일치합니다.[95] CNET 메커니즘은 아직 직접 관찰되지 않았지만, 페리틴에 태그가 붙은 양자점 형광단 또는 전자 터널링을 감지하는 다른 방법을 사용하여 관찰할 수 있습니다.[96]

CNET은 통합 정보 이론(IIT) 및 감각 운동 이론(SMT)과 같은 결합 또는 행동 선택 메커니즘으로 다양한 의식 모델에 적용할 수 있습니다.[97] 많은 기존 의식 모델이 행동 선택이나 구속력을 구체적으로 다루지 못한다는 점에 주목합니다. 예를 들어, O'Regan과 No ë는 바인딩을 "의사 문제"라고 부르지만, 또한 "객체 속성이 지각적으로 단일 물체의 일부처럼 보인다는 사실은 예를 들어 뇌의 단일 위치에서 또는 단일 프로세스에 의해 통합된 방식으로 '표현'될 것을 요구하지 않습니다. 그들은 그렇게 대표될 수 있지만 이것에 대한 논리적 필요성은 없습니다."[98] 단순히 물리적 현상에 대해 "논리적 필요성"이 없다고 해서 그것이 존재하지 않거나, 일단 확인되면 무시할 수 있다는 것을 의미하는 것은 아닙니다. 마찬가지로, 글로벌 작업 공간 이론(GWT) 모델은 예측 보상 도파민 신호 연구에서 이러한 뉴런에 대한 사전 이해를 기반으로 [99]도파민을 조절로 취급하는 것으로 보이지만, GWT 모델은 카이저가 관찰한 바와 같이 행동 선택을 매개하기 위해 선조체에서 순간별 활동의 모델링을 포함하도록 조정될 수 있습니다. CNET은 해당 기능에 대한 선택 메커니즘으로 해당 뉴런에 적용할 수 있습니다. 그렇지 않으면 해당 기능이 경쟁 뉴런 세트의 동시 작동으로 인해 발작을 일으킬 수 있기 때문입니다. CNET은 그 자체로 의식의 모델은 아니지만 신경 결합과 행동 선택을 통해 서로 다른 의식 모델을 통합할 수 있습니다. 그러나 CNET이 의식과 어떻게 관련될 수 있는지 더 완벽하게 이해하려면 페리틴 배열에서 강한 전자-전자 상호 작용을 더 잘 이해해야 하며, 이는 다체 문제를 의미합니다.

실험들

참고 항목: 의식 § 의식의 상태

2022년, 신경과학자들은 지금까지 인간 참가자들의 뇌에 있는 대량 물의 핵 양성자 스핀이 얽혔다는 것을 암시하는 것으로 보이는 실험 MRI 결과를 보고했습니다. 인간 참가자가 잠들었을 때 신호 패턴이 감소함에 따라 의식에 관여하는 양자 메커니즘을 지원할 수 있는 비고전적으로 작동하는 뇌 기능을 제안합니다. 그러나 그 결과는 모호하지 않으며 그러한 뇌 기능이 실제로 존재하고 의식적 인지에 관여한다면 의식에 관여하는 정도와 성격은 알려지지 않았습니다.[further explanation needed][100][101]

2022년 카탈리나 커세아누(Catalina Curceanu)가 주도한 파동함수 붕괴에 대한 실험은 로저 펜로즈(Roger Penrose)와 스튜어트 해머로프(Stuart Hameroff)가 제안한 양자 의식이 매우 불가능하다는 것을 시사합니다.[2]

비평

펜로즈와 피어스가 그들의 논의에서 인정하듯이, 양자적 마음의 이러한 가설들은 가상적인 추측으로 남아 있습니다. 그들이 실험에 의해 테스트되는 예측을 하기 전까지, 그 가설들은 경험적 증거에 기초하지 않습니다. 2010년에 로렌스 크라우스는 펜로즈의 아이디어를 비판하는 데 있어서 경계를 받았습니다. 그는 "로저 펜로즈는 많은 새로운 시대의 균열 지점에 탄약을 주었습니다... 많은 사람들은 뇌가 고립된 양자역학적 체계가 아니기 때문에 펜로즈의 제안이 타당한지 의심하고 있습니다. 기억은 분자 수준에서 저장되고 분자 수준에서 양자역학이 중요하기 때문에 어느 정도 그럴 수 있습니다."[102] 크라우스에 따르면, "양자역학은 매우 이상하고, 짧은 시간 동안 매우 작은 규모에서, 모든 종류의 이상한 일들이 일어나는 것은 사실입니다. 그리고 사실, 우리는 이상한 양자 현상을 일으킬 수 있습니다. 하지만 양자역학이 우주에 대해 변하지 않는 것은, 당신이 무언가를 바꾸고 싶다면 여전히 무언가를 해야 한다는 것입니다. 그것을 생각한다고 해서 세상을 바꿀 수는 없습니다."[102]

가설을 실험으로 검증하는 과정은 개념적/이론적, 실천적, 윤리적 문제로 가득 차 있습니다.

개념상의 문제

의식이 작동하기 위해서는 양자효과가 필요하다는 생각은 여전히 철학의 영역에 있습니다. 펜로즈는 그것이 필요하다고 제안하지만, 다른 의식 이론들은 그것이 필요하다는 것을 나타내지 않습니다. 예를 들어 다니엘 데넷은 1991년 저서 의식 설명에서 양자 효과가 필요하다는 것을 나타내지 않는 다중 초안 모델이라는 이론을 제안했습니다.[103] 철학적 분석은 모델 유형의 주요 차이를 나타낼 수 있고 어떤 유형의 실험적 차이를 관찰할 수 있는지를 보여줄 수 있지만, 어느 쪽의 철학적 주장은 과학적 증거가 아닙니다. 그러나 철학자들 사이에 명확한 합의가 없기 때문에 양자적 마음 이론이 필요하다는 개념적 뒷받침은 없습니다.[104]

양자 역학 효과를 사용하여 계산하도록 특별히 설계된 컴퓨터가 있습니다. 양자 컴퓨팅은 중첩 및 얽힘과 같은 양자역학적 현상을 이용한 컴퓨팅입니다.[105] 트랜지스터를 기반으로 하는 이진 디지털 전자 컴퓨터와는 다릅니다. 일반적인 디지털 컴퓨팅은 데이터가 항상 두 개의 명확한 상태(0 또는 1) 중 하나에 있는 이진수(비트)로 인코딩되어야 하는 반면, 양자 계산은 상태의 중첩에 있을 수 있는 양자 비트를 사용합니다. 가장 큰 과제 중 하나는 양자 비일관성을 제어하거나 제거하는 것입니다. 이는 일반적으로 외부 세계와의 상호 작용으로 인해 시스템이 퇴색되기 때문에 시스템을 환경으로부터 격리하는 것을 의미합니다. 일부 양자 컴퓨터는 상당한 비일관성을 방지하기 위해 큐비트를 20밀리켈빈으로 냉각해야 합니다.[106] 따라서 큐비트 상태를 충분히 오래 유지하면 중첩이 손상되기 때문에 시간이 많이 걸리는 작업은 일부 양자 알고리즘을 작동할 수 없게 만들 수 있습니다.[107] 현재 양자 컴퓨터의 기능과 인간의 뇌 사이에는 공식적인 동등성이 확인되지 않았습니다. 양자 정신의 일부 가상 모델은 뇌에서 양자 일관성을 유지하기 위한 메커니즘을 제안했지만, 아직 그렇게 작동한다는 것이 완전히 입증되지 않았습니다.[citation needed]

양자 얽힘은 양자 마인드 모델에 자주 사용되는 물리적 현상입니다. 이 효과는 입자가 먼 거리로 떨어져 있어도 [108]각 입자의 양자 상태를 다른 입자와 독립적으로 설명할 수 없도록 쌍 또는 그룹이 상호 작용할 때 발생합니다. 대신에, 양자 상태는 전체 시스템에 대해 설명되어야 합니다. 얽힌 입자에 대해 수행된 위치, 운동량, 스핀 및 편광과 같은 물리적 특성 측정은 상관관계가 있는 것으로 밝혀졌습니다. 한 입자가 측정되면 다른 입자의 동일한 성질이 즉시 물리적 현상의 보존 상태를 유지하도록 조정됩니다. 양자 이론의 형식주의에 따르면 측정의 효과는 입자가 아무리 멀리 떨어져 있어도 순간적으로 발생합니다.[109][110] 이 효과를 사용하여 고전 정보를 빛보다 빠른 속도로 전송할 수 없습니다(빛보다 빠른 § 양자역학 참조). 얽힘은 얽힌 입자가 환경과의 상호 작용을 통해 냉각될 때 깨집니다. 예를 들어, 측정이 이루어지거나[112] 입자가 무작위로 충돌하거나 상호 작용을 겪을 때 발생합니다. 피어스에 따르면, "뉴런 네트워크에서 이온-이온 산란, 이온-물 충돌, 그리고 근처 이온으로부터의 장거리 쿨롱 상호작용은 모두 빠른 비일관성 시간에 기여하지만, 열적으로 유도된 비일관성은 충돌 비일관성보다 실험적으로 제어하기가 훨씬 더 어렵습니다." 그는 뉴런이 작동하는 속도(밀리초)보다 1조 배 빠른 펨토초 단위로 양자 효과를 측정해야 할 것으로 예상했습니다.[76]

또 다른 가능한 개념적 접근은 양자물리학의 법칙이 적용될 것이라는 기대 없이 양자역학을 비유로 사용하여 의식과 같은 다른 학문 분야를 이해하는 것입니다. 이 접근법의 한 예는 슈뢰딩거의 고양이에 대한 아이디어입니다. 에르빈 슈뢰딩거(Erwin Schrödinger)는 대규모 시스템을 중첩 상태에서 기본 입자에 의존하게 함으로써 어떻게 얽힘을 만들 수 있는지 설명했습니다. 그는 잠긴 강철 방에 고양이를 넣어 시나리오를 제안했는데, 고양이의 생존 여부는 방사성 원자의 상태, 즉 부패하고 방사선을 방출하는지 여부에 달려 있습니다. 슈뢰딩거에 따르면, 코펜하겐 해석은 상태가 관찰될 때까지 고양이가 살아 있고 죽어 있다는 것을 의미합니다. 슈뢰딩거는 죽은 고양이와 살아있는 고양이에 대한 아이디어를 심각한 가능성으로 홍보하기를 원하지 않았습니다. 그는 양자역학에 대한 기존 견해의 부조리를 설명하기 위해 사례를 의도했습니다.[113] 하지만 슈뢰딩거 시대 이후, 물리학자들은 양자역학의 수학에 대한 다른 해석들을 내놓았는데, 그들 중 일부는 "살아있고 죽은" 고양이의 중첩을 꽤 실제적인 것으로 간주합니다.[114][115] 슈뢰딩거의 유명한 사고 실험은 "양자계가 언제 상태들의 중첩으로 존재하는 것을 멈추고 둘 중 하나가 되는가?"라는 질문을 던집니다. 같은 방식으로 결정을 내리는 행위가 두 가지 결정 결과의 상태를 중첩하는 것과 유사한지 질문할 수 있으므로 결정을 내리는 것은 뇌를 상태 조합에서 하나의 상태로 줄이는 "상자를 여는 것"을 의미합니다. 의사 결정에 대한 이 비유는 양자 역학에서 파생된 형식주의를 사용하지만 의사 결정의 실제 메커니즘을 나타내는 것은 아닙니다. 이런 식으로 그 아이디어는 양자 인지와 비슷합니다. 이 분야는 뇌에 미세한 물리적 양자역학적인 것이 있다는 가설에 의존하지 않기 때문에 양자 정신과 분명히 구분됩니다. 양자인지는 뇌와 같은 복잡한 시스템에 의한 정보처리가 양자정보와 양자확률이론의 틀에서 수학적으로 기술될 수 있는 양자유사 패러다임,[116][117] 일반화된 양자 패러다임 [118]또는 양자구조 패러다임에[119] 기반을 두고 있습니다. 이 모델은 양자역학을 비유로만 사용할 뿐 양자역학이 작동하는 물리적 메커니즘이라고 제안하지는 않습니다. 예를 들어, 양자 인지는 어떤 결정은 두 대안 사이에 간섭이 있는 것처럼 분석할 수 있지만 물리적 양자 간섭 효과는 아니라고 제안합니다.[citation needed]

현실적인 문제

양자역학은 매우 정확한 수치 예측을 제공할 수 있는 수학적 모델입니다. 리처드 파인먼은 전자의 변칙적 자기 모멘트와 수소의 에너지 준위의 램 이동과 같은 양을 매우 정확하게 예측한 양자역학 형식주의에 기초하여 양자전기역학을 "물리학의 보석"이라고 불렀습니다.[120]: Ch. 1 따라서 이 모델이 양자 효과가 관련되어 있음을 확인할 수 있는 의식에 대한 정확한 예측을 제공할 수 있다는 것이 불가능한 것은 아닙니다. 마음이 양자역학적 효과에 의존한다면, 진정한 증거는 실험 측정과 비교할 수 있는 계산을 제공하는 실험을 찾는 것입니다. 뇌의 고전적인 계산 결과와 양자 효과를 포함하는 계산 결과 사이에 측정 가능한 차이를 보여야 합니다.[citation needed]

양자 마음 가설에 반대하는 주요 이론적 주장은 뇌의 양자 상태가 신경 처리에 유용할 수 있는 규모에 도달하기 전에 일관성을 잃을 것이라는 주장입니다. 이 가정은 Max Tegmark가 자세히 설명했습니다. 그의 계산은 뇌의 양자 시스템이 피코초 이하의 시간 척도로 분해된다는 것을 나타냅니다.[121][122] 뇌에 의한 어떤 반응도 이렇게 빠른 시간 척도에 대한 계산 결과나 반응을 보여주지 않았습니다. 일반적인 반응은 피코초 미만의 시간 척도보다 수조 배 긴 밀리초 단위입니다.[123]

다니엘 데넷(Daniel Dennett)은 1초 미만의 시간 척도로 발생하는 착시에 대한 여러 초안 모델을 지원하기 위해 실험 결과를 사용합니다. 이 실험에서는 눈에서 몇 도 정도의 각도 간격을 갖는 서로 다른 두 가지 색상의 조명을 연속적으로 깜박입니다. 점멸 간격이 1초 정도 미만이면 점멸된 첫 번째 빛이 두 번째 빛의 위치로 이동하는 것처럼 보입니다. 게다가, 빛은 시야를 가로질러 이동하면서 색깔이 변하는 것 같습니다. 녹색등은 적색등의 위치로 이동하는 것처럼 보이기 때문에 적색으로 변하는 것처럼 보일 것입니다. 데넷은 두 번째 빛이 관측되기 전에 어떻게 빛이 색이 변하는 것을 볼 수 있었는지 묻습니다.[103] 벨만스(Velmans)는 약 1초 안에 일어나는 또 다른 착각인 피부 토끼 착시가 뇌에서 모델링을 하는 동안 지연이 있다는 것을 보여주며, 이 지연은 Libet에 의해 발견되었다고 주장합니다.[124] 1초 미만의 시간에 일어나는 이러한 느린 환상은 뇌가 피코초 단위로 기능한다는 제안을 지지하지 않습니다.[citation needed]

데이비드 피어스(David Pearce)에 따르면 피코초 효과의 입증은 "원칙적으로 실현 가능한 최종적으로 어려운 부분이지만, 여전히 현대 분자 물질-파 간섭계의 범위를 벗어난 실험적 도전"입니다. 이 추측은 우리가 펨토초 이하의 거시적 중첩의 간섭 신호를 발견할 것이라고 예측합니다."[76]

펜로즈는 이렇게 말합니다.[45]

뇌의 작용에 양자역학을 사용하려고 할 때의 문제는 만약 양자적인 신경 신호의 문제라면, 양자적인 일관성이 매우 빨리 상실될 정도로 이 신경 신호들이 뇌의 나머지 물질들을 방해할 것이라는 것입니다. 일반적인 신경 신호로 양자 컴퓨터를 만들려고 시도할 수도 없었습니다. 왜냐하면 그것들은 너무 크고 너무 체계적이지 않기 때문입니다. 일반적인 신경 신호는 고전적으로 치료해야 합니다. 하지만 미세소관의 수준으로 내려가면 그 안에서 양자 수준의 활동을 할 수 있는 가능성이 매우 높습니다.

제 사진을 보면, 저는 미세소관에서 양자 수준의 활동이 필요합니다. 그 활동은 한 미세소관에서 다음 미세소관으로뿐만 아니라 뇌의 넓은 영역에 걸쳐 한 신경 세포에서 다음 신경 세포로 이동하는 대규모의 것이어야 합니다. 우리는 해머로프가 주장하는 미세소관을 따라 일어나고 있는 계산 활동과 약하게 결합된 일종의 양자적 성질의 일관된 활동이 필요합니다.[citation needed]

다양한 공격 방법이 있습니다. 하나는 물리학, 양자 이론, 그리고 사람들이 수행하기 시작한 특정 실험과 양자역학의 수정을 위한 다양한 계획이 있습니다. 저는 아직 이러한 특정 아이디어를 많이 테스트하기에는 실험이 충분히 민감하지 않다고 생각합니다. 이런 것들을 테스트할 수 있는 실험을 상상할 수 있지만, 수행하기가 매우 어려울 것입니다.

펜로즈는 또한 인버뷰에서 다음과 같이 말했습니다.

...whatever 의식은, 계산 가능한 물리학의 범위를 넘어선 것임에 틀림없습니다. 의식이 양자역학에 달려 있는 것이 아니라 현재 우리의 양자역학 이론이 어디서부터 잘못되느냐에 달려 있다는 것입니다. 우리가 아직 모르는 이론과 관련된 것입니다.[125]

뇌에서 양자 효과를 입증하려면 이 문제를 설명하거나 관련이 없는 이유를 설명하거나 뇌가 체온에서 양자 일관성이 손실되는 문제를 어떻게든 우회해야 합니다. 펜로즈가 제안하는 것처럼, 그것은 "우리는 아직 모른다"는 새로운 유형의 물리 이론을 필요로 할지도 모릅니다.[125]

윤리적 문제

Deepak Chopra는 "몸과 떨어져"[126] 존재하는 "양자 영혼"과 인간의 "무한한 가능성의 장으로의 접근"[127]을 언급했고, 양자 치유 또는 의식의 양자 효과와 같은 다른 양자 신비주의 주제를 언급했습니다. 인간의 몸은 물질이 아닌 에너지와 정보로 구성된 '양자역학적 몸'에 의해 좌우되는 것으로 보고, "인간의 노화는 유동적이고 변화 가능하며, 속도를 높이고, 속도를 늦추고, 잠시 멈추고, 심지어는 자신을 뒤집을 수도 있다"고 믿고 있습니다.[128] 로버트 캐롤은 초프라가 아유르베다를 양자역학과 통합하여 자신의 가르침을 정당화하려고 시도한다고 말합니다.[129] Chopra는 그가 "양자 치유"라고 부르는 것이 양자역학과 같은 원리에 기초한 것이라고 주장하는 효과를 통해 암을 포함한 어떤 종류의 질병도 치료한다고 주장합니다.[130] 이로 인해 물리학자들은 그가 의학적 조건과 인체를 참조하여 양자라는 용어를 사용하는 것에 반대하게 되었습니다.[130] Chopra는 "저는 양자 이론이 관찰자 효과, 비국소성, 상관관계에 대해 할 말이 많다고 생각합니다. 그래서 저는 의식이 양자역학을 이해하는 데 있어 등식화되거나 적어도 방정식에 포함되어야 한다고 믿는 물리학자 집단이 있다고 생각합니다."[131] 반면에 그는 "(양자효과는) 비유에 불과하다"고 주장하기도 합니다. 전자나 광자가 정보와 에너지의 불가분의 단위인 것처럼, 생각도 불가분의 단위인 의식입니다."[131] 초프라는 그의 책 '양자 치유'에서 양자 얽힘이 우주의 모든 것을 연결하고, 따라서 의식을 창조해야 한다는 결론을 내놨습니다.[132]

다니엘 데넷은 "이 주제에 대해 모두가 전문가입니다. 하지만 그들은 자신들이 받아들일 수 없다고 생각하는 어떤 가설을 압도할 수 있는 의식적인 경험의 본질에 대해 특정한 개인적인 권위를 가지고 있다고 생각합니다."[133]

양자 효과는 뇌의 생리학에서 중요하지만, 양자 마인드 가설에 대한 비평가들은 생물학에서 알려진 또는 추측된 양자 현상의 효과가 뉴런 계산에서 중요한지 여부, 더 나아가 현상으로서의 의식의 출현에 대해 이의를 제기합니다. 다니엘 데넷은 "양자 효과는 여러분의 차, 시계, 그리고 컴퓨터에 있습니다. 그러나 대부분의 사물들, 즉 대부분의 거시적인 물체들은 양자효과를 의식하지 않습니다. 그들은 그들을 증폭시키지 않습니다; 그들에게 의존하지 않습니다."[45]

참고 항목

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