Tidak ada yang mengerti apa itu kesadaran dan bagaimana ia bekerja. Tidak ada yang mengerti mekanika kuantum juga. Mungkinkah ini lebih dari sekedar kebetulan? "Saya tidak dapat mengidentifikasi masalah yang sebenarnya, jadi saya kira tidak ada masalah yang nyata, tetapi saya tidak yakin tidak ada masalah yang sebenarnya." Fisikawan Amerika Richard Feynman mengatakan ini tentang paradoks misterius mekanika kuantum. Saat ini, fisikawan menggunakan teori ini untuk mendeskripsikan objek terkecil di alam semesta. Tapi dia bisa mengatakan hal yang sama tentang masalah kesadaran yang rumit.
Beberapa ilmuwan berpikir bahwa kita telah memahami kesadaran atau bahwa itu hanyalah ilusi. Tetapi banyak yang lain berpikir bahwa kita bahkan belum mendekati esensi kesadaran.
Sebuah teka-teki abadi yang disebut "kesadaran" bahkan telah membuat beberapa ilmuwan mencoba menjelaskannya menggunakan fisika kuantum. Namun semangat mereka disambut dengan cukup banyak keraguan, dan ini tidak mengherankan: tampaknya tidak masuk akal untuk menjelaskan satu teka-teki dengan teka-teki lainnya.
Tetapi ide-ide seperti itu tidak pernah absurd dan bahkan tidak dari langit-langit.
Di satu sisi, banyak kekecewaan para fisikawan, pikiran awalnya menolak untuk memahami teori kuantum awal. Selain itu, komputer kuantum diperkirakan mampu melakukan hal-hal yang tidak dapat dilakukan oleh komputer konvensional. Ini mengingatkan kita bahwa otak kita masih mampu melakukan hal-hal di luar jangkauan kecerdasan buatan. "Kesadaran kuantum" secara luas diejek sebagai omong kosong mistik, tetapi tidak ada yang mampu sepenuhnya menghilangkannya.
Mekanika kuantum adalah teori terbaik yang kami miliki untuk mendeskripsikan dunia pada level atom dan partikel subatom. Mungkin yang paling terkenal dari misterinya adalah fakta bahwa hasil eksperimen kuantum dapat berubah bergantung pada apakah kita memutuskan untuk mengukur properti partikel yang terlibat di dalamnya atau tidak.
Ketika para pelopor teori kuantum pertama kali menemukan "efek pengamat" ini, mereka sangat khawatir. Tampaknya merongrong asumsi yang mendasari semua sains: bahwa ada dunia objektif di luar sana, terlepas dari kita. Jika dunia berperilaku tergantung pada bagaimana - atau jika - kita melihatnya, apa arti sebenarnya dari "kenyataan"?
Video promosi:
Beberapa ilmuwan telah dipaksa untuk menyimpulkan bahwa objektivitas adalah ilusi dan kesadaran harus memainkan peran aktif dalam teori kuantum. Yang lain sama sekali tidak melihat akal sehat dalam hal ini. Misalnya, Albert Einstein kesal: apakah bulan hanya ada jika Anda melihatnya?
Saat ini, beberapa fisikawan menduga bahwa kesadaran tidak memengaruhi mekanika kuantum … tetapi bahkan muncul berkatnya. Mereka percaya bahwa kita mungkin membutuhkan teori kuantum untuk memahami bagaimana otak bekerja. Mungkinkah objek kuantum dapat berada di dua tempat pada waktu yang sama, demikian juga otak kuantum dapat secara bersamaan berarti dua hal yang saling eksklusif?
Ide-ide ini kontroversial. Mungkin ternyata fisika kuantum tidak ada hubungannya dengan cara kerja kesadaran. Tapi setidaknya mereka menunjukkan bahwa teori kuantum aneh membuat kita memikirkan hal-hal aneh.
Yang terbaik dari semuanya, mekanika kuantum masuk ke dalam kesadaran manusia melalui eksperimen celah ganda. Bayangkan seberkas cahaya menghantam layar dengan dua celah sejajar yang berdekatan. Beberapa cahaya melewati celah dan jatuh ke layar lain.
Anda bisa menganggap cahaya sebagai gelombang. Ketika gelombang melewati dua celah, seperti dalam percobaan, mereka bertabrakan - mengganggu - satu sama lain. Jika puncaknya cocok, keduanya akan saling memperkuat, menghasilkan serangkaian garis cahaya hitam dan putih di layar hitam kedua.
Eksperimen ini digunakan untuk menunjukkan sifat gelombang cahaya selama lebih dari 200 tahun sebelum teori kuantum muncul. Kemudian percobaan dengan celah ganda dilakukan dengan partikel kuantum - elektron. Ini adalah partikel bermuatan kecil, komponen atom. Dengan cara yang tidak bisa dipahami, tetapi partikel-partikel ini dapat berperilaku seperti gelombang. Artinya, mereka terdifraksi ketika aliran partikel melewati dua celah, menghasilkan pola interferensi.
Sekarang anggaplah bahwa partikel kuantum melewati celah satu per satu dan kedatangannya di layar juga akan diamati selangkah demi selangkah. Sekarang tidak ada yang jelas yang akan menyebabkan partikel mengganggu jalurnya. Tapi gambar partikel yang menabrak masih akan menunjukkan pinggiran.
Semuanya menunjukkan bahwa setiap partikel secara bersamaan melewati kedua celah dan mengganggu dirinya sendiri. Kombinasi dua jalur ini dikenal sebagai keadaan superposisi.
Tapi inilah yang aneh.
Jika kita menempatkan detektor di salah satu celah atau di belakangnya, kita bisa mengetahui apakah partikel melewatinya atau tidak. Namun dalam kasus ini, interferensi tersebut menghilang. Fakta mengamati lintasan partikel - bahkan jika pengamatan itu tidak mengganggu pergerakan partikel - mengubah hasilnya.
Fisikawan Pascual Jordan, yang bekerja dengan guru kuantum Niels Bohr di Kopenhagen pada 1920-an, mengatakannya sebagai berikut: "Pengamatan tidak hanya melanggar apa yang harus diukur, tetapi juga menentukannya … Kami memaksa partikel kuantum untuk memilih posisi tertentu." Dengan kata lain, Jordan mengatakan bahwa "kami membuat pengukuran sendiri."
Jika demikian, realitas obyektif bisa begitu saja dibuang.
Tetapi keanehan tidak berakhir di situ.
Jika alam mengubah perilakunya tergantung apakah kita melihat atau tidak, kita bisa mencoba memutarnya di sekitar jari kita. Untuk melakukan ini, kita dapat mengukur jalur mana yang diambil partikel saat melewati celah ganda, tetapi hanya setelah melewatinya. Pada saat itu, dia seharusnya sudah "memutuskan" apakah akan melalui satu jalan atau melalui keduanya.
Seorang fisikawan Amerika John Wheeler mengusulkan eksperimen semacam itu pada 1970-an, dan selama sepuluh tahun berikutnya, eksperimen dengan "pilihan tertunda" dilakukan. Ia menggunakan metode cerdas untuk mengukur jalur partikel kuantum (biasanya partikel cahaya - foton) setelah mereka memilih satu jalur, atau superposisi dua.
Ternyata, seperti prediksi Bohr, tidak ada bedanya apakah kita menunda pengukuran atau tidak. Selama kita mengukur jalur foton sebelum mengenai dan mendaftar di detektor, tidak ada gangguan. Sepertinya alam "tahu" bukan hanya saat kita mengintip, tapi juga saat kita berencana mengintip.
Eugene Wigner
Setiap kali dalam eksperimen ini kita menemukan jalur partikel kuantum, awan kemungkinan rute "menyusut" menjadi satu keadaan yang terdefinisi dengan baik. Selain itu, percobaan yang tertunda menunjukkan bahwa tindakan mengamati, tanpa intervensi fisik yang disebabkan oleh pengukuran, dapat menyebabkan keruntuhan. Apakah ini berarti bahwa keruntuhan sejati hanya terjadi ketika hasil pengukuran mencapai kesadaran kita?
Kemungkinan ini diajukan pada tahun 1930-an oleh fisikawan Hongaria Eugene Wigner. "Ini mengikuti dari sini bahwa deskripsi kuantum objek dipengaruhi oleh kesan yang memasuki kesadaran saya," tulisnya. "Solipsisme secara logis dapat konsisten dengan mekanika kuantum."
Wheeler bahkan terhibur oleh gagasan bahwa keberadaan makhluk hidup yang mampu "mengamati" mengubah apa yang sebelumnya merupakan masa lalu kuantum yang banyak menjadi satu cerita konkret. Dalam pengertian ini, kata Wheeler, kita menjadi peserta dalam evolusi alam semesta sejak awal. Menurutnya, kita hidup di "alam semesta yang terlibat".
Fisikawan masih tidak dapat memilih interpretasi terbaik dari eksperimen kuantum ini, dan sampai batas tertentu, Anda berhak melakukannya. Tapi dengan satu atau lain cara, subteksnya jelas: kesadaran dan mekanika kuantum entah bagaimana terhubung.
Dimulai pada 1980-an, fisikawan Inggris Roger Penrose menyatakan bahwa hubungan ini mungkin bekerja ke arah yang berbeda. Dia mengatakan bahwa apakah kesadaran mempengaruhi mekanika kuantum atau tidak, mungkin mekanika kuantum terlibat dalam kesadaran.
Fisikawan dan matematikawan Roger Penrose
Dan Penrose juga bertanya: bagaimana jika ada struktur molekul di otak kita yang dapat mengubah statusnya sebagai respons terhadap satu peristiwa kuantum? Dapatkah struktur ini mengambil status superposisi, seperti partikel dalam eksperimen celah ganda? Bisakah superposisi kuantum ini kemudian memanifestasikan dirinya dalam cara neuron berkomunikasi melalui sinyal listrik?
Mungkin, kata Penrose, kemampuan kita untuk mempertahankan kondisi mental yang tampaknya tidak kompatibel bukanlah permainan perseptual, tetapi efek kuantum nyata?
Toh, otak manusia nampaknya bisa memproses proses kognitif yang masih jauh lebih unggul dari komputer digital dalam hal kemampuannya. Kami bahkan dapat melakukan tugas komputasi yang tidak dapat dilakukan pada komputer biasa menggunakan logika digital klasik.
Penrose pertama kali menyarankan bahwa efek kuantum hadir dalam pikiran manusia dalam bukunya 1989 The Emperor's New Mind. Ide utamanya adalah "pengurangan tujuan yang diatur". Reduksi obyektif, menurut Penrose, berarti runtuhnya interferensi kuantum dan superposisi adalah proses fisik yang nyata, seperti gelembung yang meledak.
Orkestrasi Objective Reduction bergantung pada asumsi Penrose bahwa gravitasi yang mempengaruhi objek, kursi, atau planet sehari-hari tidak menunjukkan efek kuantum. Penrose percaya bahwa superposisi kuantum menjadi tidak mungkin untuk objek yang lebih besar dari atom, karena pengaruh gravitasi mereka kemudian akan mengarah pada keberadaan dua versi ruangwaktu yang tidak kompatibel.
Kemudian Penrose mengembangkan ide ini dengan dokter Amerika Stuart Hameroff. Dalam bukunya Shadows of the Mind (1994), dia menyarankan bahwa struktur yang terlibat dalam kognisi kuantum ini dapat berupa filamen protein - mikrotubulus. Mereka ditemukan di sebagian besar sel kita, termasuk neuron otak. Penrose dan Hameroff berpendapat bahwa selama proses osilasi, mikrotubulus dapat mengambil status superposisi kuantum.
Tetapi tidak ada yang menunjukkan bahwa ini mungkin sama sekali.
Diasumsikan bahwa ide superposisi kuantum dalam mikrotubulus akan didukung oleh eksperimen yang diajukan pada tahun 2013, namun pada kenyataannya, studi ini tidak menyebutkan efek kuantum. Selain itu, sebagian besar peneliti percaya bahwa gagasan pengurangan obyektif yang diatur telah dibantah oleh sebuah penelitian yang diterbitkan pada tahun 2000. Fisikawan Max Tegmark menghitung bahwa superposisi kuantum molekul yang terlibat dalam sinyal saraf tidak akan dapat ada bahkan untuk momen yang diperlukan untuk transmisi sinyal.
Efek kuantum, termasuk superposisi, sangat rapuh dan dihancurkan dalam proses yang disebut dekoherensi. Proses ini disebabkan oleh interaksi objek kuantum dengan lingkungannya, karena "kuantum" -nya bocor.
Dekorasi dipercaya sangat cepat di lingkungan yang hangat dan lembab seperti sel-sel hidup.
Sinyal saraf adalah impuls listrik yang disebabkan oleh lewatnya atom bermuatan listrik melalui dinding sel saraf. Jika salah satu atom ini berada dalam superposisi dan kemudian bertabrakan dengan neuron, Tegmark menunjukkan bahwa superposisi tersebut akan meluruh dalam waktu kurang dari satu miliar per satu miliar detik. Diperlukan sepuluh ribu triliun kali lebih lama bagi neuron untuk memancarkan sinyal.
Inilah mengapa gagasan tentang efek kuantum di otak tidak diuji oleh para skeptis.
Tapi Penrose tanpa henti menekankan hipotesis OER. Dan terlepas dari prediksi dekoherensi ultra cepat Tegmark dalam sel, ilmuwan lain telah menemukan manifestasi efek kuantum pada makhluk hidup. Beberapa orang berpendapat bahwa mekanika kuantum digunakan oleh burung yang bermigrasi, yang menggunakan navigasi magnetis, dan tanaman hijau, saat mereka menggunakan sinar matahari untuk membuat gula melalui fotosintesis.
Konon, gagasan bahwa otak dapat menggunakan trik kuantum menolak untuk pergi. Karena mereka menemukan argumen lain yang mendukungnya.
Bisakah fosfor mempertahankan keadaan kuantum?
Dalam sebuah studi tahun 2015, fisikawan Matthew Fisher dari University of California, Santa Barbara berpendapat bahwa otak mungkin mengandung molekul yang dapat menahan superposisi kuantum yang lebih kuat. Secara khusus, dia percaya bahwa inti atom fosfor mungkin memiliki kemampuan ini. Atom fosfor ditemukan di mana-mana dalam sel hidup. Mereka sering kali berbentuk ion fosfat, di mana satu atom fosfor bergabung dengan empat atom oksigen.
Ion semacam itu adalah unit energi utama dalam sel. Sebagian besar energi sel disimpan dalam molekul ATP, yang mengandung urutan tiga gugus fosfat yang terikat pada molekul organik. Ketika salah satu fosfat terputus, energi dilepaskan yang digunakan oleh sel.
Sel memiliki mesin molekuler untuk merakit ion fosfat menjadi cluster dan memecahnya. Fisher mengusulkan skema di mana dua ion fosfat dapat ditempatkan dalam superposisi jenis tertentu: dalam keadaan terjerat.
Inti fosfor memiliki sifat kuantum - spin - yang membuatnya tampak seperti magnet kecil dengan kutub yang mengarah ke arah tertentu. Dalam keadaan terjerat, perputaran satu inti fosfor bergantung pada yang lain. Dengan kata lain, status terjerat adalah status superposisi yang melibatkan lebih dari satu partikel kuantum.
Fisher mengatakan perilaku mekanik kuantum dari putaran nuklir ini dapat melawan dekoherensi. Dia setuju dengan Tegmark bahwa getaran kuantum yang dibicarakan Penrose dan Hameroff akan sangat bergantung pada lingkungan mereka dan "segera berhenti berfungsi". Tetapi putaran inti tidak berinteraksi begitu kuat dengan lingkungannya.
Namun, perilaku kuantum dari putaran inti fosfor harus "dilindungi" dari dekoherensi.
Partikel kuantum dapat memiliki putaran yang berbeda
Ini bisa terjadi, kata Fischer, jika atom fosfor digabungkan ke dalam objek yang lebih besar yang disebut "molekul Posner." Mereka adalah kelompok dari enam ion fosfat yang dikombinasikan dengan sembilan ion kalsium. Ada beberapa indikasi bahwa molekul semacam itu dapat berada dalam sel hidup, tetapi sejauh ini tidak terlalu meyakinkan.
Dalam molekul Posner, menurut Fischer, putaran fosfor dapat menahan dekoherensi selama sehari atau lebih, bahkan dalam sel hidup. Oleh karena itu, mereka juga dapat mempengaruhi fungsi otak.
Idenya adalah bahwa molekul Posner dapat diambil oleh neuron. Begitu masuk, molekul akan mengaktifkan sinyal ke neuron lain, membusuk dan melepaskan ion kalsium. Karena keterjeratan dalam molekul Posner, dua dari sinyal ini dapat terjerat pada gilirannya: dalam beberapa hal, ini akan menjadi superposisi kuantum dari "pikiran". “Jika pemrosesan kuantum dengan spin nuklir benar-benar ada di otak, itu akan menjadi sangat umum, terjadi sepanjang waktu,” kata Fisher.
Ide ini pertama kali terlintas di benaknya ketika dia memikirkan tentang penyakit mental.
Kapsul Lithium Carbonate
“Perkenalan saya dengan biokimia otak dimulai ketika saya memutuskan tiga hingga empat tahun lalu untuk menyelidiki bagaimana dan mengapa ion lithium memiliki efek radikal dalam menangani masalah kesehatan mental,” kata Fischer.
Obat litium banyak digunakan untuk mengobati gangguan bipolar. Mereka bekerja, tetapi tidak ada yang tahu mengapa.
"Saya tidak mencari penjelasan kuantum," kata Fisher. Tapi kemudian dia menemukan sebuah makalah yang menggambarkan bagaimana preparat lithium memiliki efek berbeda pada perilaku tikus tergantung pada bentuk - atau "isotop" - lithium yang digunakan.
Ini membingungkan para ilmuwan pada awalnya. Secara kimiawi, isotop yang berbeda berperilaku dengan cara yang hampir sama, jadi jika litium bekerja seperti obat biasa, isotop pasti memiliki efek yang sama.
Sel saraf terhubung ke sinapsis
Tetapi Fischer menyadari bahwa inti atom dari isotop litium yang berbeda dapat memiliki putaran yang berbeda. Properti kuantum ini dapat memengaruhi cara kerja obat berbasis litium. Misalnya, jika litium menggantikan kalsium dalam molekul Posner, putaran litium dapat berdampak pada atom fosfor dan mencegahnya terjerat.
Jika ini benar, itu juga bisa menjelaskan mengapa lithium dapat mengobati gangguan bipolar.
Pada titik ini, tebakan Fischer tidak lebih dari ide yang menarik. Tetapi ada beberapa cara untuk memeriksanya. Misalnya, bahwa spin fosfor dalam molekul Posner dapat mempertahankan koherensi kuantum untuk waktu yang lama. Ini Fisher dan berencana untuk memeriksa lebih lanjut.
Namun dia waspada untuk diasosiasikan dengan konsep awal "kesadaran kuantum," yang paling dia anggap spekulatif.
Kesadaran adalah misteri yang dalam
Fisikawan tidak suka berada di dalam teori mereka sendiri. Banyak dari mereka berharap kesadaran dan otak dapat diekstraksi dari teori kuantum, dan mungkin sebaliknya. Tetapi kita tidak tahu apa itu kesadaran, apalagi fakta bahwa kita tidak memiliki teori yang menjelaskannya.
Selain itu, kadang-kadang ada seruan keras bahwa mekanika kuantum akan memungkinkan kita untuk menguasai telepati dan telekinesis (dan meskipun di suatu tempat di kedalaman konsep ini mungkin demikian, orang-orang menganggap semuanya terlalu harfiah). Karenanya, fisikawan umumnya takut menyebut kata "kuantum" dan "kesadaran" dalam satu kalimat.
Pada tahun 2016, Adrian Kent dari Universitas Cambridge di Inggris, salah satu "filsuf kuantum" yang paling dihormati, menyarankan bahwa kesadaran dapat mengubah perilaku sistem kuantum dengan cara yang halus tetapi dapat dideteksi. Kent sangat berhati-hati dalam pernyataannya. "Tidak ada alasan kuat untuk percaya bahwa teori kuantum adalah teori yang cocok untuk menarik teori kesadaran, atau bahwa masalah teori kuantum entah bagaimana harus tumpang tindih dengan masalah kesadaran," akunya.
Tetapi dia menambahkan bahwa sama sekali tidak dapat dipahami bagaimana Anda dapat menyimpulkan deskripsi kesadaran, hanya berdasarkan pada fisika pra-kuantum, bagaimana menggambarkan semua sifat dan fiturnya.
Kami tidak mengerti bagaimana pikiran bekerja
Satu pertanyaan yang sangat mengganggu adalah bagaimana pikiran sadar kita dapat mengalami sensasi unik seperti merah atau bau daging panggang. Selain orang-orang tunanetra, kita semua tahu seperti apa merah itu, tetapi kita tidak dapat menyampaikan perasaan ini, dan dalam fisika tidak ada yang dapat memberi tahu kita seperti apa bentuknya.
Perasaan seperti ini disebut qualia. Kita melihatnya sebagai sifat seragam dari dunia luar, tetapi pada kenyataannya mereka adalah produk dari kesadaran kita - dan ini sulit untuk dijelaskan. Pada tahun 1995, filsuf David Chalmers menyebut ini sebagai "masalah sulit" kesadaran.
"Setiap rantai pemikiran tentang hubungan antara kesadaran dan fisika mengarah pada masalah yang serius," kata Kent.
Ini mendorongnya untuk menyarankan bahwa "kita bisa membuat beberapa kemajuan dalam memahami masalah evolusi kesadaran, jika kita mengakui (setidaknya hanya mengakui) bahwa kesadaran mengubah probabilitas kuantum."
Dengan kata lain, otak sebenarnya bisa mempengaruhi hasil pengukuran.
Dari sudut pandang ini, ia tidak mendefinisikan "apa yang nyata". Tapi itu bisa mempengaruhi kemungkinan bahwa setiap realitas yang mungkin dipaksakan oleh mekanika kuantum akan diamati. Bahkan teori kuantum sendiri tidak dapat memprediksi ini. Dan Kent berpikir kita bisa mencari manifestasi seperti itu secara eksperimental. Bahkan dengan berani menilai peluang untuk menemukannya.
“Saya akan berasumsi dengan 15 persen kepastian bahwa kesadaran menyebabkan penyimpangan dari teori kuantum; dan 3 persen lainnya yang akan kami konfirmasikan secara eksperimental dalam 50 tahun mendatang,”katanya.
Jika ini terjadi, dunia tidak akan sama lagi. Perlu ditelusuri untuk itu.
ILYA KHEL
