意識研究の泥沼をいじり始めると、すぐに、意識の量子起源に関する大胆な、そしておそらく非常識な理論を持つ有名なオックスフォードの物理学者であるロジャー・ペンローズ卿の亡霊に遭遇するでしょう。彼は、私たちの豊かな精神生活を説明するには、神経科学を超えて量子力学の神秘的な世界に行かなければならないと信じています.アメリカの麻酔科医スチュアート・ハメロフによって開発されたこの理論をどう解釈すべきかは誰にもわかりませんが、一般通念は次のようになります。物理学者のリー・スモーリンはこう言っています)、彼らの理論をすぐに却下するのは愚かなことです.
85 歳のペンローズは、数十年前に一般相対性理論の画期的な研究で名を馳せた数理物理学者であり、その後、スティーブン ホーキング博士と協力して、ブラック ホールと重力特異点 (宇宙が形成された可能性のある無限の密度の点) の概念化に貢献しました。彼はまた、量子力学を時空の構造と結び付ける新しい方法である「ツイスター理論」を発明しました。 「ペンローズ タイル」として知られる特定の幾何学的形状 (繰り返さないパターンの独創的なデザイン) の発見は、数学と結晶学の研究の新しい方向性につながりました。
ペンローズの関心の幅は驚くべきものであり、それは彼の最近の著書 宇宙の新しい物理学におけるファッション、信仰、ファンタジー で明らかです。 —ストリング理論の多次元からビッグバンの最初の瞬間の宇宙インフレーションまで、物理学で最も流行しているがまだ証明されていない理論のいくつかに挑戦する500ページの分厚い本.彼は、これらの理論は空想的で信じがたいものであると考えています.
ペンローズは、物理学での仕事に関して異端者というレッテルを貼られることに異議を唱えていますが、異端者のレッテルを貼られることを気にしていないようです。しかし、彼の意識の理論は、もっともらしい科学と見なされているものの限界を押し広げており、批評家は、なぜ彼がほとんど証拠に基づいた理論を採用しているのか疑問に思っています.
ほとんどの科学者は、量子力学は脳の働きに関する理解とは無関係であると考えています。それでも、ペンローズの理論が注目を集めた理由を理解するのは難しくありません。人工知能の専門家は、何十年もの間、ある種のコンピューター脳を予測してきましたが、これまでのところほとんど示されていません.そして、神経生物学における最近の進歩にもかかわらず、私たちは 1 世紀前よりも心と脳の問題の解決に近づいているようには見えません.人間の脳のニューロン、シナプス、神経伝達物質を完全にマッピングできたとしても (これは科学の歴史における偉大な勝利の 1 つとなるでしょう)、この 3 ポンドの湿った組織の塊がどのように機能するのかを説明できるかどうかは明らかではありません。私たちの思考や感情の非物質的な世界を生み出します。現在の意識の理論には何かが欠けているようです。哲学者のデビッド・チャーマーズは、意識は既知の物理法則の外に存在する自然の基本的な特性である可能性があると推測しています。しばしば「ミステリアン」と烙印を押される人もいますが、主観的な経験は科学の説明能力を超えていると主張しています。
ペンローズの理論は、より深いレベルの説明を約束します。彼はまず、意識は計算ではなく、神経科学、生物学、または物理学が現在説明できるものを超えているという前提から始めます。ペンローズは最近のインタビューで、「意識に適応するためには、物理世界の理解に大きな革命が必要です。 「私たちが物理学の外に出るつもりがない場合、最も可能性の高い場所は、この大きな未知の領域です。つまり、量子力学を理解することです。」
彼は、情報のビット (キュービット) が同時に複数の状態 (たとえば、「オン」または「オフ」の位置) にある可能性がある量子コンピューティングの基本的な特性を利用しています。これらの量子状態は、単一のほぼ瞬時の計算に結合する前に、同時に存在します (「重ね合わせ」)。量子コヒーレンスは、膨大な数の物 (電子系全体など) が 1 つの量子状態で一緒に作用するときに発生します。
脳のニューロン内のタンパク質構造である微小管で量子コヒーレンスが発生するというのは、ハメロフの考えでした。微小管とは何ですか？それらは、真核細胞 (細胞骨格の一部) 内の管状構造であり、細胞の形状や、細胞分裂 (有糸分裂中の染色体の分離) を含むその動きを決定する役割を果たします。 Hameroff は、微小管は、ペンローズが彼の理論で探していた量子デバイスであると示唆しています。ニューロンでは、微小管はシナプス結合の強さを制御するのに役立ち、そのチューブのような形状は、より大きなニューロンの周囲のノイズからそれらを保護する可能性があります.微小管の対称性と格子構造は、ペンローズにとって特に興味深いものです。彼は、「これは量子力学の匂いがする」と信じています。
それでも、意識に何らかの影響を与えるには、量子コヒーレンスのランダムな瞬間の継続的な洪水以上のものが必要です。意識的な選択ができるように、何らかの方法でプロセスを構造化または組織化する必要があります。 Orch-OR として知られる、組織化された客観的削減のペンローズ・ハメロフ理論では、これらの意識的な認識の瞬間は、情報と記憶を保存および処理する能力があると彼らが信じている脳内の微小管によって調整されます。
「Objective Reduction」とは、量子重力に関するペンローズのアイデア (重ね合わせがさまざまな時空幾何学にどのように適用されるか) を指し、物理学ではまだ発見されていない理論であると彼は考えています。これらはすべて、量子力学から相対性理論まで、宇宙の深層構造に関するペンローズの考え方に基づいた、ありえないほど野心的な理論です。スモリンが言ったように、「ロジャーの考えはすべてつながっています…ツイスター理論、彼の哲学的思考、量子力学についての彼の考え、脳と心についての彼の考えです。」
これは強烈な醸造物ですが、批評家には説得力がありません.ほとんどの科学者は、量子コヒーレンスは高度に保護された極寒の環境でのみ可能と思われるため、量子状態がニューロンの活動に影響を与えるには脳が温かく湿っていると考えています。最も厳しい批判は、マサチューセッツ工科大学の物理学教授である Max Tegmark によるもので、微小管内の量子効果は 100 兆分の 1 秒後に崩壊すると計算しました。 「私の思考が量子計算に対応するためには、デコヒーレンスが開始される前に完了する必要があるため、毎秒 10,000,000,000,000 の思考を持つのに十分な速さで考えることができる必要があります」と Tegmark は 2014 年の著書 私たちの数学的宇宙:現実の究極の性質に対する私の探求 . 「おそらくロジャー・ペンローズはそんなに速く考えることができますが、私は絶対にできません。」ペンローズの古い協力者であるスティーブン・ホーキングでさえ疑わしい. 「人々、特に理論物理学者が意識について話すとき、私は不安になります」と彼は書いています。 「彼の主張は、意識はミステリーであり、量子重力は別のミステリーであり、それらは関連しているに違いないというものだったようです。」ペンローズはホーキングの批判を却下し、彼らの意見の相違は実際には量子力学の性質に関するものだと述べています.
昨年、私はスイスのルツェルンで開催された意識に関する 1 日会議で、ペンローズが活動しているのを見ました。神経科学者のクリストフ コッホ、僧侶のマチュー リカール、物理学の道など、興味深い講演者の集まりでした。 著者のフリチョフ・キャプラ、さらにはアヤワスカの専門家まで。それから、ペンローズは世俗的なオックスフォードのドンの役を演じた.彼はステージ上に 2 台のオーバーヘッド プロジェクターを設置し、これらのマシンの間を行ったり来たりしながら、手書きのメモやニューロンや微小管、ピサの斜塔、浮遊する宇宙飛行士、 —私が思い出したように—リトル・マーメイドは、すべて意識のOrch-OR理論を説明するための努力でした.現代科学はハイテク ゲームかもしれませんが、これはまばゆいばかりのパフォーマンス アートであり、あふれんばかりの聴衆に愛されました。
Hameroff も会議に参加していて、彼らのホテルの部屋は私の部屋のすぐ下にあることがわかりました。彼らとの短いやり取りの中で、私は Hameroff が自発的な共犯者の役割を果たしていると感じました.Roger 卿の天才を宣伝するだけでなく、旅行の手配や会議の会場への移動に関しても、Penrose の面倒を見てくれました. Hameroff はまた、彼らの理論を擁護する好戦的なブルドッグである可能性もあります (パネル ディスカッションで、彼は脳活動のさまざまな詳細について Koch を必要としました)。
今年の 3 月、私がオックスフォードのペンローズに電話したとき、彼の意識への関心は、彼がケンブリッジの大学院生だったときにゲーデルの不完全性定理を発見したことに遡ると説明してくれました。覚えているかもしれませんが、ゲーデルの定理は、数学の特定の主張が正しいことを示していますが、証明することはできません。 「これは、私にとって、まったく驚くべき啓示でした」と彼は言いました。 「私たちの理解で起こっていることはすべて計算ではないことを教えてくれました。」
彼はまた、偉大な物理学者ポール・ディラックによる量子力学に関する一連の講義にも衝撃を受けました。他の多くの人と同じように、ペンローズは量子論の奇妙さに苦しんでいました。 「シュレディンガーは、死んでいると同時に生きているかわいそうな猫についてはっきりと指摘したように、彼自身の方程式が完全な真実ではない理由を示すために、意図的にこの点を指摘しました。彼は多かれ少なかれ、『それはナンセンスだ』と言っていた」 ペンローズにとって重要なことは、量子論では何かが足し合わなかったということだった。量子力学の主要人物の何人かは、おそらく私よりも動揺していたでしょう。」
しかし、私が尋ねたところ、これは意識と何の関係があるのでしょうか? 「ほら、私の議論は非常に回り道です。これが、人々が私をフォローしない傾向がある理由だと思います。彼らは後でそれに気づくか、後でそれを拒否しますが、議論には従いません。」ペンローズはその後、コンピュータがその野蛮な計算能力にもかかわらず、自分が何をしているのかを理解していない理由についての批判を開始しました。 「私が言っていることは、これは私の想像力の飛躍であり、人々がうんざりしています. 「それは、量子力学に取って代わられる必要がある場所です。」では、まだ存在しない新しい科学が必要なのでしょうか? "それは正しい。まさに。」
20分間話し合った後、私は彼がまだ生物学や、意識が脳の創発的な特性であるという広く信じられている信念について言及していないことを指摘しました. 「わかってる、わかってる」と彼はくすくす笑い、意識に関する最初の本The Emperor's New Mindを書かなければならないと感じた理由を教えてくれた。 、1989年に出版されました.それは、人間の脳は「肉でできた単なるコンピューター」であると宣言したことで有名な、人工知能の創設者であるマービン・ミンスキーとのBBCインタビューを聞いた後のことでした。ミンスキーの主張により、ペンローズは The Emperor's New Mind を書くことを余儀なくされました。 人間の思考は決して機械によってエミュレートされることはないと主張している.この本は、意識の非アルゴリズム的性質と、それがなぜゲーデルの定理と量子物理学との関係でしか理解できないのかについての拡張された思考実験のような感覚を持っていました.
昨年亡くなったミンスキーは、意識の根源を明らかにしようとするペンローズの探求とは対照的です。 「コンピューターの仕組みは正確に理解できますが、トランジスタの仕組みについてはよくわかりません」とミンスキーは何年も前のインタビューで私に語った。ミンスキーは、意識を科学的概念の厳密さに欠ける「スーツケースの言葉」と呼んだ. 「私たちはそれを『反省』と『決定』、そしてその他の約10のことで置き換える必要があります」と彼は言いました。 「だから、意識の謎について話す代わりに、関係する20または30の本当に重要な精神的プロセスについて話しましょう.すべてが終わった後、誰かが『意識についてはどうですか?』と言うと、あなたは『ああ、20 世紀に人々が時間を無駄にしたのはそれだ』と言うでしょう。」
しかし、意識の研究はミンスキーが望んでいたようには進んでいません。それは現在、神経科学研究所の家内工業であり、世界中のビッグシンクカンファレンスの定番となっています.ハメロフは、この現在の熱狂の原動力の 1 つです。何年もの間、彼とチャルマーズは、筋金入りの科学者からニューエイジの第一人者であるディーパック・チョプラ、明晰夢の専門家であるスティーブン・ラバージに至るまで、数十人のスピーカーをフィーチャーした隔年開催の「意識の科学に向けて」会議を運営してきました。ハメロフとペンローズとのつながりも数十年前にさかのぼります。 The Emperor's New Mind を読んだ後、彼は最初にペンローズに連絡を取った 、意識の物理学に関するペンローズの考えを補完する生物学的要素が欠けている可能性があることを示唆しています.
「自分が何をしているのかよくわからないまま、本を読み終えました」とペンローズは回想します。 「スチュアートは古き良き手紙を私に書いてくれました。『あなたは微小管について知らないようです』.脳内の大規模な量子コヒーレンスを仲介する可能性があります。それ以来、ペンローズとハメロフは彼らの理論を広めてきました。その後、2013 年に、日本の科学者は、微小管の振動を検出したと発表しました。ペンローズとハメロフによると、脳は繊細な量子活動に対して熱すぎず騒々しいわけではないことを示しているようで、 Orch-OR 理論。
ある意味で、ペンローズとハメロフは奇妙な科学のカップルです。ハメロフは自分のスピリチュアルな見解について率直に語り、死後も魂が存在する可能性について率直に語っています。ペンローズは自分自身を「非常に唯物論的で物理主義的なタイプの人」と呼ぶ無神論者であり、超常的な信念を支持するために非局所性と絡み合いに関する量子論に固執しているニューエイジの人々に悩まされています.
私は、肉体を持たない意識についてのハメロフの遠大な考えについて、彼がどう思うか尋ねた。 「まあ、私は彼に自由を与えなければならない」と彼は言った。 「ちょっと気になりますね。つまり、彼は私が準備していたよりもはるかに進んでいます。」それでも、彼は意識が大きな謎であることを認めています。 「正直なところ、唯物論が何を意味するのかさえわかりません。量子力学は、私たちがかつて持っていた見方とは明らかに相容れないと思われるような振る舞いをします。」
意識に関するペンローズの理論のより深い含意を調査したとき、彼の思考の科学的側面と哲学的側面との間の境界線をどこに引くべきかは必ずしも明確ではありませんでした。たとえば、量子論における重ね合わせを考えてみましょう。シュレーディンガーの猫が、箱を開ける前に死んでいて生きているとはどういうことでしょうか? 「宇宙で決定が下されるたびに、原意識の要素が発生します」と彼は言いました。 「私は脳について話しているのではありません。私が話しているのは、2 つの場所を重ね合わせたオブジェクトのことです。一度に 2 つの場所に置いたほこりだとしましょう。今、ほんの一瞬で、それはどちらかになります。どっちになる？まあ、それは選択です。宇宙が選んだものなの？ほこりの斑点がこの選択をしますか？たぶんそれは自由な選択です。わかりません。」
ペンローズの理論は、自由意志と決定論の間の長期にわたる哲学的議論に関係があるのではないかと思いました。多くの神経科学者は、意思決定は意識的な思考によって支配されていない神経プロセスによって引き起こされると信じており、自由意志の考え全体を時代遅れにしています.しかし、量子論に固有の不確定性は、因果関係が意識的な脳内で崩壊することを示唆しています。ペンローズは自由意志を主張していますか?
「そうではありませんが、この段階ではそのように見えます」と彼は言いました。 「これらの選択はランダムに見えます。でも自由意志、それってランダム？」彼の考えの多くと同様に、ここには「はい、しかし」があります。彼の主張は挑発的ですが、多くの場合暫定的なものです。自由意志についての彼の考えもそうです。 「私は確かに、宇宙は決定論的であると考えて育ちました。それから私は、「まあ、それは決定論的かもしれませんが、計算可能ではありません」と言うようになりました.しかし、それよりも微妙なものですか?何層も深いですか？それが私たちの意識的な理解のために使用されるものである場合、それは単純で計算不可能な決定論的物理学よりもはるかに深いものになるでしょう.それは、完全に決定論的な振る舞いと完全に自由なものとの間の微妙な境界線のようなものです。」
これらの発言をどう判断するかを知るのは困難です。意識についてのペンローズの議論に懐疑的であっても、彼を応援したくなります。意識の科学は立ち往生しているように感じられます。これは、推測ではありますが、前進の可能性を示唆する理論です。ペンローズが私たちに非常に多くのことを求めているという事実 - 微小管の量子コヒーレンスを受け入れるだけでなく、意識はまだ発見されていない物理法則によってのみ説明できるという彼の主張 - は、新しい科学理論を根付かせるにはあまりにも広範すぎるかもしれません. .そして、別の問題もあります。 20 年後、200 年後に Orch-OR の大まかな概要が確認されたとします。私たちは意識を説明したのだろうか? あるいは心と脳の問題をより深い謎、量子の心と身体の問題に押し込んだだけなのだろうか?物理的な世界と非物質的な世界の間のギャップを埋めることはできますか?
ペンローズが何年にもわたって意識に関する彼の理論を叩き続けているのはなぜだろうと思ったので、私は彼に、宇宙には固有の意味があると思うかどうか尋ねました。彼の答えは私を驚かせた。 「どういうわけか、宇宙がここにある理由は私たちの意識です。」では、宇宙のどこかに知的な生命、または意識があると彼は考えているのでしょうか? 「はい、でも非常に稀かもしれません」しかし、意識がこのシバン全体のポイントである場合、地球を超えてその証拠を見つけることを期待しませんか? 「まあ、私たち自身の宇宙が意識に対してそれほど好意的に配置されているかどうかはわかりません」と彼は言いました. 「いたるところにちりばめられた、より多くの意識を持つ宇宙を想像することができます。あまり一般的ではないように思われるこの活動ではなく、なぜ私たちはそのような活動に参加しないのでしょうか?
「そうです、そうです、私たちはその目的を知りたいのです。知らない。多分それは間違った言葉に起因しています。目的――それはどういう意味ですか？」彼は笑いました。
スティーブ・ポールソンは、ウィスコンシン・パブリック・ラジオの全国シンジケート番組「To the Best of Our Knowledge」のエグゼクティブ プロデューサーです。彼はの作者です Atoms and Eden:宗教と科学に関する会話。 ここで TTBOOK のポッドキャストを購読できます。
リード写真コラージュ:Vanessa Penrose / Caroline Davis2010 / Flickr
