Es gibt eine Hypothese oder vielmehr viele Hypothesen, nach denen unser Gehirn nichts weiter als ein biochemischer Quantencomputer ist. Diese Ideen basieren auf der Annahme, dass Bewusstsein auf der Ebene der klassischen Mechanik unerklärlich ist und nur mit den Postulaten der Quantenmechanik, Überlagerungsphänomenen, Quantenverschränkung und anderen erklärt werden kann. Wissenschaftler der University of California in Santa Barbara haben durch eine Reihe von Experimenten herausgefunden, ob unser Gehirn wirklich ein Quantencomputer ist.
Auf den ersten Blick scheinen Computer und Gehirn auf die gleiche Weise zu arbeiten - beide verarbeiten Informationen, können sie speichern, Entscheidungen treffen und sich auch mit Eingabe- und Ausgabeschnittstellen befassen. Im Fall des Gehirns sind diese Schnittstellen unsere Sinne sowie die Fähigkeit, verschiedene Objekte zu steuern, die nicht Teil unseres Körpers sind, beispielsweise künstliche Prothesen.
Wir wissen nicht viel darüber, wie unser Gehirn funktioniert. Es gibt jedoch Menschen, die glauben, dass die Vielfalt der Prozesse in unserem Gehirn, die mit der klassischen Mechanik nicht erklärt werden können, mit der Quantenmechanik erklärt werden kann. Mit anderen Worten, sie glauben, dass Aspekte der Quantenmechanik wie Verschränkung, das Phänomen der Überlagerung und all die anderen Dinge, an denen die Quantenphysik arbeitet, tatsächlich die Funktionsweise unseres Gehirns steuern können. Natürlich sind nicht alle mit dieser Formulierung einverstanden, aber auf die eine oder andere Weise haben Wissenschaftler beschlossen, sie zu überprüfen.
"Wenn die Frage der Quantenprozesse im Gehirn positiv beantwortet wird, wird dies zu einer echten Revolution in unserem Verständnis und unserer Behandlung der Funktionen und kognitiven Fähigkeiten des menschlichen Gehirns führen", sagt Mat Helgeson von der University of California in Santa Barbara und eines der Teammitglieder. an dieser Studie beteiligt.
Eine grundlegende Theorie. In der Welt des Quantencomputers gehorcht alles der Quantenmechanik, was das Verhalten und die Interaktion der kleinsten Objekte im Universum erklärt - auf der Quantenebene, wo die Regeln der klassischen Physik nicht gelten. Eines der Hauptmerkmale des Quantencomputers ist die Verwendung von sogenannten Qubits (Quantenbits) als Speichermedium. Im Gegensatz zu gewöhnlichen Bits, die in gewöhnlichen Computern verwendet werden und einen Binärcode in Form von "Nullen" und "Einsen" darstellen, können Qubits gleichzeitig Werte von Null und Eins erfassen, dh in der sogenannten Überlagerung, die oben erwähnt wurde.
Basierend auf dem oben Gesagten versprechen Quantencomputer ein unglaubliches Potenzial im Computer-Computing, das es Ihnen ermöglicht, Aufgaben (auch in der Wissenschaft) zu bewältigen, zu denen selbst die leistungsstärksten, aber gleichzeitig gewöhnlichen Computer nicht in der Lage sind.
Eine neue Studie von Wissenschaftlern der University of California, die kurz vor dem Beginn steht, soll "Gehirn-Qubits" finden.
Eines der Hauptmerkmale von "normalen" Qubits ist, dass sie eine Umgebung mit sehr niedrigen Temperaturen benötigen, die sich dem absoluten Nullpunkt nähern. Die Forscher schlagen jedoch vor, dass diese Regel möglicherweise nicht für Qubits gilt, die sich im menschlichen Körper befinden.
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Im Rahmen eines der bevorstehenden Experimente werden Wissenschaftler versuchen herauszufinden, ob es möglich ist, Qubits im Spin eines Atomkerns und nicht unter den ihn umgebenden Elektronen zu speichern. Forschungsgegenstand sollten insbesondere die Phosphoratome sein - eine Substanz, die in unseren Organismen enthalten ist -, so Wissenschaftler, die die Rolle biochemischer Qubits spielen können.
"Die sorgfältig isolierten Spins der Kerne können Quanteninformationen für Stunden oder länger speichern und möglicherweise verarbeiten", sagt einer der Studienteilnehmer, Matthew Fisher.
In anderen Experimenten wollen Wissenschaftler das Dekohärenzpotential untersuchen, das durch das Aufbrechen der Bindungen zwischen Qubits entsteht. Im Verlauf dieses Prozesses erscheinen im Quantensystem selbst klassische Merkmale, die den in der Umgebung verfügbaren Informationen entsprechen. Mit anderen Worten, das Quantensystem beginnt sich zu vermischen oder mit der Umgebung zu verwickeln. Damit unser Gehirn als Quantencomputer betrachtet werden kann, muss es über ein System verfügen, das unsere biologischen Qubits vor dieser Dekohärenz schützt.
Die Aufgabe eines weiteren Experiments wird die Untersuchung der Mitochondrien sein - der zellulären Untereinheiten, die für unseren Stoffwechsel und den Energietransfer in unserem Körper verantwortlich sind. Wissenschaftler spekulieren, dass diese Organellen eine bedeutende Rolle bei der Quantenverschränkung spielen und eine Quantenkonnektivität mit Neuronen haben könnten.
Im Allgemeinen können Neurotransmitter (aktive Chemikalien, die elektrochemische Impulse tragen) zwischen Neuronen und synaptischen Verbindungen miteinander verbundene Quantennetzwerke in unserem Gehirn erzeugen. Fischer und sein Team wollen dies testen, indem sie versuchen, ein solches System in einer Laborumgebung zu replizieren.
Die Prozesse des Quantencomputers, wenn sie wirklich in unserem Gehirn vorhanden sind, werden uns helfen, seine mysteriösesten Funktionen zu erklären und zu verstehen, zum Beispiel seine Fähigkeit, das Gedächtnis von kurzfristig zu langfristig zu übertragen oder dem Verständnis der Fragen, woher unser Bewusstsein tatsächlich kommt, näher zu kommen., Bewusstsein und Emotion.
All dies ist eine sehr hohe, sehr komplexe Physik, zusammen mit der Biochemie, so dass hier niemand garantieren kann, dass wir alle Antworten auf die oben genannten Fragen erhalten können. Selbst wenn sich herausstellt, dass wir das erforderliche Niveau noch nicht erreicht haben, um die Frage zu beantworten, ob unser Gehirn ein Quantencomputer ist, könnte die geplante Forschung wesentlich zum Verständnis der Funktionsweise des komplexesten menschlichen Organs beitragen.
Nikolay Khizhnyak