Een interessante hypothese over 'Bewustzijn'

Het Bewustzijn als niet-lokaal kwantumverschijnsel in de microtubuli van zenuwcellen

Het Penrose-Hameroff model.

http://www.atheistischebeweging.nl/index.php/component/content/article/115

ABSTRACT

Wat is eigenlijk Bewustzijn? Is het eigenlijk wel iets?

Sommigen, de reductionisten, denken dat het een epifenomenaal verschijnsel is. Het zou voortkomen uit onze neuronen, die uiteindelijk alleen maar uit atomen bestaan. Wanneer het zenuwstelsel vervalt (bij de dood), is het Bewustzijn er natuurlijk niet meer. Waar zou het kùnnen zijn? 
Penrose en Hameroff denken daar anders over. Zij presenteren een Bewustzijnstheorie die een combinatie is van kwantummechanica en biologie. Er is sprake van kwantumverschijnselen in de microtubuli (buisjes van 25 nanometer in enorme hoeveelheden in onze zenuwcellen), die gepaard gaan met niet-lokaliteitsverschijnselen. Op grond daarvan kan aannemelijk worden gemaakt, dat het Bewustzijn bijna helemaal buiten de hersenmassa plaats vindt. Net als een radio-uitzending die buiten de radio zelf plaats vindt; het programma gaat gewoon door; ook als je de radio uitzet. Dit is essentieel bij niet-lokaliteit.

We zullen de volgende begrippen toelichten:

Het Penrose Hameroff model; dit gaat over microbiologie en kwantumverschijnselen.

Niet-lokaliteit; deeltjes kunnen op meerdere plaatsen tegelijk zijn.
Wave-collaps; hiermee creëert het Bewustzijn plaats en tijd.
Het Holografische Principe; alle informatie van een systeem staat op een denkbeeldig bolvormig oppervlak rondom dit systeem in tweedimensionale vorm; zelfs de informatie betreffende de derde dimensie. Daar is het Bewustzijn te vinden.

ARTIKEL

Het Penrose-Hameroff model

In onze microtubuli spelen kwantumverschijnselen, die een beschrijving van het Bewustzijn kunnen geven.

Microtubuli zijn buisjes van slechts 25 nanometer in doorsnede. Ze zijn zowel in ééncelligen, zoals een paramecium, te vinden als in ingewikkelde wezens als wij. Wij hebben ze vooral in onze neuronen. De wanden van deze microtubuli zijn opgebouwd uit tubulinen (eiwitten).

Deze microtubuli zijn essentieel voor de functies van de cel. Ze spelen een rol onder meer bij de vorm van de cel, bij beweging en bij celdeling. Verder strekken ze zich uit in de axon, de dendriet en in de synaps (onderdelen van de zenuwcel).

Iedere tubuline, waar de wand van de microtubuul dus uit bestaat, kan onder invloed van 'van der Waalskrachten zeer snel in de tijd van structuur veranderen.

Doordat iedere tubuline dat kan, vormt een groepje tubulinen een zogenaamde 'automaton' (Rasmussen 1999).

Dit doet een beetje aan een computer denken. Kwantumcomputers zijn dan ook een veel besproken onderwerp, omdat men van zo'n computer beter en snèller rekenwerk kan verwachten. Niemand heeft er echter al een gebouwd; ze bestaan alleen in theorie.

Maar volgens Hameroff en Penrose zit er één in uw microtubuli. Zo'n tubuline structuur, we hebben het dus over de wand van de microtubuli, moet volgens Hameroff en Penrose gezien worden als een qubit; een soort rekeneenheid. Deze qubits gaan hun schakelingen (op kwantumniveau) steeds meer synchroon (coherent) laten lopen tot een bepaalde kritische waarde is bereikt en dan volgt er een collaps. 
Exact op dat moment ontstaat er Bewustzijn (een qualium, zoals de kleur rood of een geluid). Dit gaat echter zeer snel: 40 maal per seconde.

Het lijkt erop, dat de neuronen geen simpele schakelaars zijn met een 'aan/uit functie', maar dat het neuron zèlf een ingewikkelde computer is.

In deze theorie is de zenuwcel een computer en het centraal zenuwstelsel het Internet.

Doordat de qubits (die dus bestaan uit tubulinen, die de veranderingen in hun ruimtelijke structuur synchroon laten verlopen) een soort Bose-Einstein-Condensaat vormen, kan er niet-lokaliteit en coherentie verondersteld worden. Overigens zijn daar nog meer argumenten voor zoals super-radiance, beschreven door Fröhlich en Jibu (et al).

Maar niet-lokaliteit en coherentie vereisen isolatie. Een BEC bij kamertemperatuur (de hersenen zijn nòg warmer) decohereert snel! De evolutie heeft daar een aantal oplossingen voor gevonden, zoals sol/gel-transities in het plasma van de zenuwcel, ionen die de microtubuli omringen, ordered water en de holle kern van de microtubuli.
Bovendien is een onderzoeksgroep voor toegepaste fysica in Münster (D) er in geslaagd, een BEC bij kamertemperatuur te maken (Nature 443-430).

Niet-lokaliteit

Dit is één van de kernbegrippen van de kwantumtheorie. En tevens een van de meest geheimzinnige verschijnselen in de hele wetenschap, waar letterlijk niemand nog een verklaring voor heeft gevonden. Er blijken deeltjes op meerdere plaatsen tegelijk te zijn en de lichtsnelheid wordt ruimschoots overschreden (niet door materie maar door informatie, waar het Bewustzijn uit bestaat). Einstein ontkende daarom aanvankelijk dit niet-lokaliteitsverschijnsel, maar later werd het bewezen en moest hij er wel aan geloven.

Dit niet-lokaliteitsprincipe wil zeggen, dat twee elementaire deeltjes die uit dezelfde bron komen (bijvoorbeeld twee fotonen uit hetzelfde atoom), zich altijd hetzelfde zullen gedragen; ongeacht hun afstand. Als bijvoorbeeld een foton door een polarisatieplaat gaat en in een ander vlak gaat trillen, dan zal het andere foton, dat uit dezelfde bron komt (z'n broertje), exact op dat zelfde moment ook in een ander vlak gaan trillen. Zelfs als hij een flinke afstand verwijderd is. En wel momentaan!

Met andere woorden: de snelheid van deze informatie over het trillingsvlak is oneindig groot.

De lichtsnelheid wordt dus oneindig ver overschreden.

Dit verschijnsel van momentane verbondenheid alsof een deeltje twee plaatsen heeft, heet 'entanglement' en is van groot belang voor een beschrijving van het Bewustzijn.

Het was voor Bohr, Bohm en vele anderen rede, om een zogenaamde 'quantum-wholeness' te veronderstellen. Een idee, dat eigenlijk inhoudt, dat alles in het universum is verbonden ('entangled') met al het andere: Op kwantumniveau is het universum één integraal geheel, van het kleinste foton hier op aarde tot en met de grootste quasar aan het andere eind van het heelal.

Wave-collaps

Vrij vertaald betekent dit het 'instorten van de golfvorm'. Het wil zeggen, dat iedere waarneming (die in de kwantumtheorie geïdentificeerd wordt met een meting) per definitie een einde maakt aan de golfvorm, waar ieder deeltje uit bestaat.

Volgens de Wet van de Broglie is namelijk alles golfachtig; zelfs objecten die we in onze macrowereld als deeltjes ervaren. Twee voorbeelden:

Een elektron bevindt zich vòòr de waarneming (meting) in een 'waarschijnlijkheidswolk rondom' de nucleus en heeft dus niet een exact gedefinieerde plaats. Pas als we een meting doen -dit kan door er een foton op af te schieten- krijgt het elektron z'n locatie. 
Met onze meting constateren we dus niet de plaats van het elektron, maar géven we hem er één!

Als je naar iets kijkt, gebeurt er iets dergelijks: Een foton wordt door middel van de zogenaamde Maxwellvergelijking in wiskundig opzicht keurig beschreven, totdat deze op je netvlies (onderdeel van de zintuigzenuwcel) valt. Op dat moment is de Maxwell vergelijking (de golffunctie) weg en heeft plaats gemaakt voor informatie, een zogenaamd qualium (de kleur rood, een geluid, of wat dan ook). Ook in dit geval ontstaat er lokaliteit en tijd. Het foton bevindt zich als het ware buiten de tijd, tot dat hij waargenomen wordt.

Zo lang er sprake is van een golfvorm staat het deeltje z'n informatie niet af en is dus niet waar te nemen. Zodra de waarneming plaats heeft gevonden en de informatie uit het deeltje toegetreden is tot het Bewustzijn (en er vanaf dat moment integraal deel van uitmaakt) is de golfvorm verdwenen. Het komt er zo'n beetje op neer, dat je alleen horloges kunt bekijken door ze stuk te slaan.

Dit zet het Bewustzijn in een heel nieuw licht (bijna letterlijk!): Van de werkelijkheid kun je je eigenlijk niet bewust zijn. Je creëert door je waarneming juist een werkelijkheid. Het is dus onmogelijk om een object waar te nemen. Het enige dat je te zien krijgt, is een mengsel van je waarneming en het object. Je waarneming haalt per definitie het waargenomene helemaal overhoop. Bohr noemde dit het 'complementariteitbeginsel'; één van de hoekstenen van de kwantumtheorie. Hiermee was voor het eerst het Bewustzijn in de kwantummechanische zin erkend.

Interessant is dat de kwantumtheorie hiermee in feite een einde maakt aan alle kennistheorieën, die de filosofie tot nu toe heeft voortgebracht: De allegorie van de grot van Socrates, de ideeënleer van Plato, het cogito van Descartes, de wissenschaftslehre van Fichte, enzovoorts. Kennis is niet mogelijk. Het enige wat we waarnemen is datgene wat ontstaat door onze waarneming Je neemt de interactie tussen jezelf en het heelal waar, maar het heelal zelf krijg je niet te zien. 
In het heelal heeft niets een tijd of een plaats. Alles is in superpositie totdat ons Bewustzijn alles een tijd en een plaats geeft.

Je ziet niet wat je ziet; je maakt wat je ziet!

Het Holografische Principe

Alle informatie van een systeem -en dus ook van ons Bewustzijn- staat beschreven op een denkbeeldig bolvormig oppervlak rondom dit systeem in twee dimensionale vorm; zelfs de informatie van datgene, dat wij beleven als de derde dimensie.

Op dit boloppervlak zitten twee dimensionale informatie-eenheden (pixels) ter grootte van de Planck-lengte (en breedte): ongeveer 10^-35 meter. Omdat zo'n pixel extreem klein is, is de hoeveelheid informatie die in zo'n boloppervlak opgeslagen kan worden, enorm. Zo enorm dat zelfs de informatie betreffende de derde dimensie erin opgeslagen kan worden. Het doet aan een hologram denken.

Men kwam hierachter door berekeningen uit te voeren betreffende zwarte gaten en hun waarnemingshorizon (Bekenstein):

In de literatuur wordt in gedachte-experimenten meestal gesproken van Bob en Alice. Alice reist door de waarnemingshorizon het zwarte gat in en Bob kijkt vanaf een veilige afstand toe. Wat Alice overkomt, zal uiteraard sterk verschillen van wat Bob meemaakt, maar de verschillen zijn groter en anders dan men zou verwachten:

Als Alice vlakbij de waarnemingshorizon is, kan zij nog communiceren met Bob. Zodra ze door de horizon is, kan Bob haar iets laten weten, maar zij kan Bob niets meer laten weten. Vergelijkbaar met ons en de oude Grieken. Aanvankelijk merkt Alice, als ze door de horizon gaat, niets. Alle wetten van de natuurkunde gaan voor haar nog gewoon op, maar zodra ze de singulariteit nadert zal ze door de enorme zwaartekracht gespaghettificeerd worden en aan haar einde komen.

Maar wat ziet Bob?

Op het eerste gezicht ziet hij Alice door de horizon gaan en merkt, dat hij niets meer te weten kan komen over haar. Maar als hij de pixels op de waarnemingshorizon zou kunnen bestuderen, zou hij zien dat alle informatie waar Alice is uit opgebouwd, opgeslagen zit in die pixels; fijn verdeeld over het gehele boloppervlak. Met de Hawking-straling wordt haar informatie vervolgens het heelal in geslingerd, zodat haar informatie niet verloren gaat, in weerwil van wat professor Hawking zelf aanvankelijk beweerde. Professor 't Hooft en professor Susskind hielden vol, dat informatie nooit verloren gaat en hadden hier een tientallen jaren durend dispuut over met Hawking. Hawking kreeg ongelijk. Informatie gaat dus nooit verloren; zelfs niet als het in een zwart gat valt. Dit betekent dat alle informatie, waar het Bewustzijn uit bestaat (het Bewustzijn is niets anders dan informatie) op dat holografische boloppervlak zit en dus nooit (!) verloren gaat.

Alle informatie van (en in) uw hersens staat geschreven op een denkbeeldige helm rondom uw hoofd in twee dimensies. Het Bewustzijn speelt (leeft) dus voornamelijk op het holografische vlak buiten de hersenen.

DEFINITIE

"....Het Bewustzijn is een Bose-Einstein-Condensaat, dat zich op kwantumniveau integreert over het hele zenuwstelsel door middel van coherentie en niet-lokaliteit, waardoor het in principe nauwelijks in het zenuwstelsel plaats vindt, maar op een denkbeeldig bolvormig oppervlak rondom de hersenmassa....”

Van de hersenen zou je dan kunnen zeggen:

"....De hersenen zijn een systeem dat door middel van kwantum-events in de microtubuli deel neemt aan het niet-lokale Bewustzijn. 

Het Bewustzijn is dus niet lokaal en temporaal, maar krijgt z'n informatie wel lokaal en temporaal.