Kurze Zusammenfassung
In dieser Episode von "Inner Cosmos" diskutiert David Eagleman mit dem Nobelpreisträger Roger Penrose und dem Anästhesisten Stuart Hammeroff über die spekulative Verbindung zwischen Bewusstsein und Quantenmechanik.
- Penrose argumentiert, dass Bewusstsein nicht durch Algorithmen erklärt werden kann und dass die Quantenmechanik eine Rolle spielen könnte.
- Hammeroff schlägt vor, dass Mikrotubuli in Gehirnzellen Quantenprozesse beherbergen könnten, die für das Bewusstsein relevant sind.
- Die Theorie der "Orchestrierten Objektiven Reduktion" (Orch-OR) besagt, dass das Bewusstsein durch den Zusammenbruch von Quantenzuständen in den Mikrotubuli entsteht.
Einleitung: Bewusstsein und Quantenmechanik
David Eagleman stellt die Frage nach dem Ursprung des Bewusstseins und ob es eine Verbindung zur Quantenphysik geben könnte. Er betont, dass es sich um spekulative Ideen handelt, die nicht zum Mainstream der Neurowissenschaften gehören. Trotzdem sind grundlegende Fragen zum Bewusstsein weiterhin unbeantwortet, wie z.B. warum wir subjektive Erfahrungen haben.
Penrose' These: Bewusstsein transzendiert Algorithmen
Roger Penrose argumentiert, dass Bewusstsein nicht durch regelbasierte Systeme oder Algorithmen erklärt werden kann. Er stützt sich auf Gödels Unvollständigkeitssatz, der besagt, dass es mathematische Wahrheiten gibt, die wir erkennen können, die aber innerhalb des Systems nicht beweisbar sind. Penrose sieht darin einen Hinweis darauf, dass menschliches Verständnis über reine Berechnung hinausgeht und dass das Gehirn mehr als nur ein Computer ist.
Quantenmechanik: Eine kurze Einführung
Eagleman gibt eine kurze Einführung in die Quantenmechanik, die das Verhalten von Materie und Energie auf atomarer und subatomarer Ebene beschreibt. Er erklärt Konzepte wie Superposition, Verschränkung und den Beobachtereffekt. In der Quantenmechanik existieren Teilchen in Wahrscheinlichkeiten, bis sie beobachtet werden, was zu einem Zusammenbruch dieser Möglichkeiten führt. Penrose interessierte sich für diese Nicht-Berechenbarkeit und fragte sich, ob der Zusammenbruch der Wellenfunktion mit dem Bewusstsein zusammenhängen könnte.
Der Zusammenbruch der Wellenfunktion und das Bewusstsein
Penrose erklärt, dass die Schrödingergleichung zwar deterministisch ist, aber nicht das beschreibt, was tatsächlich in der Welt passiert. Er verweist auf Schrödingers Katze als Beispiel für die Absurdität, ein Objekt (die Katze) in einem Zustand der Superposition (tot und lebendig zugleich) zu haben. Penrose argumentiert, dass der Zusammenbruch der Wellenfunktion ein nicht-berechenbarer Teil der Physik ist, der mit dem Bewusstsein in Verbindung stehen könnte.
Mikrotubuli: Hammeroffs Entdeckung
Stuart Hammeroff, ein Anästhesist, interessierte sich für Mikrotubuli, winzige Röhrchen im Inneren von Zellen, einschließlich Neuronen. Er erkannte, dass diese Strukturen mehr als nur ein Zellskelett sind. Hammeroff schlug vor, dass Tubuline, die Bausteine der Mikrotubuli, in zwei Zuständen existieren könnten, ähnlich wie Bits in einem Computer. Er berechnete, dass ein einzelnes Neuron mit Mikrotubuli eine enorme Menge an Informationen speichern könnte.
Die harte Frage des Bewusstseins und "The Emperor's New Mind"
Hammeroff erkannte, dass seine Forschung zur Informationsspeicherung in Mikrotubuli die "harte Frage des Bewusstseins" nicht beantwortete: Warum fühlen sich physische Prozesse im Gehirn überhaupt wie etwas an? Er las Roger Penroses Buch "The Emperor's New Mind", das argumentierte, dass Bewusstsein keine reine Berechnung ist und dass die Lösung mit Quantenphysik und dem Zusammenbruch der Wellenfunktion zusammenhängen könnte. Hammeroff erkannte, dass Mikrotubuli die biologische Struktur sein könnten, die Penrose fehlte.
Die Rolle der Mikrotubuli bei der Quantenkohärenz
Penrose war von der Geometrie der Mikrotubuli fasziniert. Er glaubte, dass ihre Röhrenstruktur die Quantenkohärenz besser erhalten könnte, was für den Zusammenbruch der Wellenfunktion notwendig ist. Normalerweise kollabiert die Umgebung die Wellenfunktion schnell, aber Mikrotubuli könnten als Wellenleiter dienen und die Quantenzustände länger aufrechterhalten.
Orchestrierte Objektive Reduktion (Orch-OR)
Hammeroff und Penrose entwickelten die Theorie der "Orchestrierten Objektiven Reduktion" (Orch-OR). Sie besagt, dass der Zusammenbruch der Wellenfunktion in den Mikrotubuli mit Momenten bewusster Erfahrung korreliert. Wenn der Zusammenbruch der Wellenfunktion in der Umgebung stattfindet, sind die Erfahrungen zufällig und unzusammenhängend. Aber in den Mikrotubuli wird der Zusammenbruch "orchestriert", was zu komplexen bewussten Erfahrungen führt.
Implikationen für freie Willensentscheidung und die Zukunft der KI
Penrose diskutiert die Implikationen seiner Theorie für den freien Willen. Er argumentiert, dass freier Wille nicht nur Zufall ist, sondern die Fähigkeit, das zu tun, was man für richtig hält. Er glaubt nicht, dass aktuelle KI-Systeme bewusst sind, da sie keine nicht-berechenbaren Prozesse beinhalten. Hammeroff betont die Bedeutung von organischer Chemie für das Bewusstsein und kritisiert die Vorstellung, dass Silizium-basierte Systeme bewusst sein könnten.
Schlussfolgerung: Die Suche nach dem Verständnis des Bewusstseins geht weiter
Eagleman fasst die Theorie von Penrose und Hammeroff zusammen: Das Gehirn ist nicht nur ein Netzwerk von Neuronen, sondern auch eine Art Quantencomputer. Mikrotubuli könnten Quantenprozesse beherbergen, die für das Bewusstsein entscheidend sind. Obwohl die Theorie spekulativ ist, fordert sie dazu auf, über konventionelle neurowissenschaftliche Ansätze hinauszudenken und neue Hypothesen zu prüfen. Er ermutigt junge Wissenschaftler, spezialisiertes Wissen mit einer breiten Perspektive zu verbinden und auch riskante Fragen zu stellen.
