Bilimdeki en önemli açık sorulardan biri bilincimizin nasıl kurulduğudur. 1990’larda, kara deliklerle ilgili öngörüsü nedeniyle 2020 Nobel Fizik Ödülü’nü kazanmadan çok önce, fizikçi Roger Penrose, iddialı bir cevap önermek için anestezi uzmanı Stuart Hameroff ile bir araya geldi. Beynin nöron sisteminin karmaşık bir ağ oluşturduğunu ve bunun ürettiği bilincin kuantum mekaniğinin kurallarına uyması gerektiğini iddia ettiler. Bunun, insan bilincinin gizemli karmaşıklığını açıklayabileceğini savunuyorlar. Yani biz fizikçiler ile beraber herkes kuantum mekaniğinin felsefi boyutuna girmeye çok meraklı galiba. Ancak yapılan bu araştırmanın ciddi bilim adamları tarafından yapıldığından yola çıkarak makaleyi sizler için derleyelim dedik.
İlk paragrafta bahsettiğimiz bilim insanları Penrose ve Hameroff kuşkuyla karşılandılar. Kuantum mekanik yasalarının genellikle yalnızca çok düşük sıcaklıklarda geçerli olduğu görülür. Örneğin kuantum bilgisayarlar şu anda -272°C civarında çalışmaktadır. Daha yüksek sıcaklıklarda, klasik mekanik devreye girer. Vücudumuz oda sıcaklığında çalıştığı için klasik fizik yasalarına tabi olmasını beklersiniz. Bu nedenle, kuantum bilinci teorisi pek çok bilim insanı tarafından tamamen reddedildi.
Bu makalede kuantum parçacıklarının beyin gibi karmaşık bir yapı içinde, ancak laboratuvar ortamında nasıl hareket edebildiğini araştırılması sonuçları verilmektedir.
Beyin ve Fraktal Yapılar
Beynimiz, nöron adı verilen hücrelerden oluşur ve bunların birleşik aktivitelerinin bilinç oluşturduğuna inanılır.
Her nöron, maddeleri hücrenin farklı bölümlerine taşıyan mikrotübüller içerir. Penrose-Hameroff kuantum bilinci teorisi, mikrotübüllerin kuantum süreçlerinin gerçekleşmesini sağlayacak fraktal bir modelde yapılandırıldığını savunuyor.
Fraktallar, ne iki boyutlu ne de üç boyutlu olan yapılardır, bunun yerine arada bir kesir değeri vardır. Matematikte fraktallar, kendilerini sonsuzca tekrarlayan, görünüşte imkansız olanı üreten güzel desenler olarak ortaya çıkarırlar.
Sonlu bir alana sahip, ancak sonsuz bir çevreye sahip bir yapı.
İnsan bilincinin karmaşıklığını açıklamak için fraktalların neden kullanıldığını görmek kolaydır. Sonsuz derecede karmaşık oldukları ve basit tekrarlanan kalıplardan karmaşıklığın ortaya çıkmasına izin verdikleri için, zihnimizin gizemli derinliklerini destekleyen yapılar olabilirler.
Ama eğer durum buysa, beynin nöronları içinde fraktal desenlerde hareket eden küçük parçacıklar ile sadece kuantum seviyesinde gerçekleşebilir. Bu nedenle Penrose ve Hameroff’un önerisine “kuantum bilinci” teorisi denir.
Bunu görselleştirmek imkansız gelebilir, ancak fraktallar aslında doğada sıklıkla bulunur. Bir karnabaharın çiçeklerine veya bir eğrelti otunun dallarına yakından bakarsanız, her ikisinin de aynı temel şekilden tekrar tekrar, ama giderek küçülen ölçeklerde oluştuklarını görürsünüz. Bu, fraktalların temel bir özelliğidir.
Aynı şey, kendi bedeninizin içine bakarsanız da olur. Örneğin akciğerlerinizin yapısı, dolaşım sisteminizdeki kan damarları gibi fraktaldır. Fraktallar ayrıca MC Escher ve Jackson Pollock’un büyüleyici tekrar eden sanat eserlerinde de yer alır ve anten tasarımı gibi teknolojide onlarca yıldır kullanılmaktadırlar. Bunların hepsi klasik fraktalların örnekleridir.
İnsan bilincinin karmaşıklığını açıklamak için fraktalların neden kullanıldığını görmek kolaydır. Sonsuz derecede karmaşık oldukları ve basit tekrarlanan kalıplardan karmaşıklığın ortaya çıkmasına izin verdikleri için, zihnimizin gizemli derinliklerini destekleyen yapılar olabilirler.
Ama eğer durum buysa, beynin nöronları içinde fraktal desenlerde hareket eden küçük parçacıklar ile sadece kuantum seviyesinde gerçekleşebilir. Bu nedenle Penrose ve Hameroff’un önerisine “kuantum bilinci” teorisi denir.
Kuantum Bilinci Nedir?
Beyindeki kuantum fraktalların davranışını eğer varsalar da henüz ölçemiyoruz. Ancak ileri teknoloji, artık laboratuvarda kuantum fraktallarını ölçebileceğimiz anlamına geliyor. Bir tarama tünelleme mikroskobu (STM) içeren son araştırmalarda, Utrecht’teki meslektaşlarım ve yazarımız elektronları fraktal bir düzende dikkatlice düzenleyerek bir kuantum fraktal oluşturmuşlar.
Daha sonra elektronların kuantum durumlarını tanımlayan dalga fonksiyonunu ölçüldüğünde onların da bizim yaptığımız fiziksel model tarafından dikte edilen fraktal boyutta yaşadıklarını görmüşler. Bu durumda, kuantum ölçeğinde kullandığımız model, bir boyutlu ile iki boyutlu arasında bir yerde olan bir şekil olan Sierpiński üçgeniydi.
Bu heyecan verici bir bulguydu, ancak STM teknikleri kuantum parçacıklarının nasıl hareket ettiğini araştıramaz.
Bu bize beyinde kuantum süreçlerinin nasıl meydana gelebileceği hakkında daha fazla bilgi verebilir. Son araştırmamızda, Şanghay Jiaotong Üniversitesi’ndeki bir adım daha ileri gitmişler, son teknoloji fotonik deneylerini kullanarak, fraktallar içinde yer alan kuantum hareketini benzeri görülmemiş ayrıntılarla ortaya çıkarmayı başarmışlar.
Bunu, küçük bir Sierpiński üçgeninde özenle tasarlanmış yapay bir çipe fotonları (ışık parçacıkları) enjekte ederek başardıklarını ve üçgenin ucuna fotonlar enjekte etmişler ve bu süreçte fotonların fraktal yapısı boyunca nasıl yayıldıklarını izlemişler.
Daha sonra bu deneyi, her ikisi de üçgen yerine kare şeklinde olan iki farklı fraktal yapı üzerinde tekrarlayarak yüzlerce deney yaptıklarını belirtiyorlar.
Bu deneylerden elde ettiğimiz gözlemlerimiz, kuantum fraktallarının aslında klasik olanlardan farklı bir şekilde davrandığını ortaya koymaktadır. Spesifik olarak, ışığın bir fraktal boyunca yayılmasının, klasik duruma kıyasla kuantum durumunda farklı yasalar tarafından yönetildiğini bulduk.
Kuantum fraktallarının bu yeni bilgisi, bilim adamlarının kuantum bilinci teorisini deneysel olarak test etmelerinin temellerini sağlayabilir. Bir gün insan beyninden kuantum ölçümleri alınırsa, bilincin klasik mi yoksa kuantum bir fenomen mi olduğuna kesin olarak karar vermek için sonuçlarımızla karşılaştırılabilir.
Çalışmamızın bilimsel alanlarda da derin etkileri olabilir. Yapay olarak tasarlanmış fraktal yapılarımızdaki kuantum taşınımını araştırarak, fizik, matematik ve biyolojinin birleştirilmesine yönelik ilk küçük adımları atmış olabiliriz; bu, etrafımızdaki dünya ve kafamızda var olan dünya hakkındaki anlayışımızı büyük ölçüde zenginleştirebilir.
Kaynak: bigthink.com/hard-science/quantum-consciousness/
