„Kwantowa świadomość" to fraza, która dźwiga dziś mnóstwo niezasłużonej pracy. Pojawia się w marketingu wellness, w książkach obiecujących, że fizyka potwierdziła istnienie duszy, i w zbiorczych oskarżeniach o pseudonaukę. Pod tym szumem kryje się jednak konkretna, sprecyzowana, w zasadzie falsyfikowalna propozycja naukowa — sformułowana przez noblistę z fizyki i anestezjologa — o którą spiera się literatura recenzowana od trzech dekad. Zanim się ją oceni, wypada ją wiernie streścić. Spróbujmy zrobić jedno i drugie.
Samo twierdzenie
Teoria nazywa się orkiestrowaną obiektywną redukcją — Orch OR. Ma dwóch autorów i, w gruncie rzeczy, dwie połowy. Roger Penrose wniósł połowę fizyczną: propozycję, że kolaps funkcji falowej nie jest ani zależną od obserwatora zagadką z podręczników, ani iluzją, jaką czyni z niego interpretacja wieloświatowa, lecz realnym, obiektywnym procesem fizycznym — wyzwalanym przez grawitację, gdy superpozycja obejmuje dostatecznie dużą różnicę geometrii czasoprzestrzeni. Penrose argumentował ponadto — wychodząc od twierdzeń Gödla o niezupełności — że ludzkie rozumienie matematyczne nie może być produktem żadnego algorytmu, a ten nieobliczalny składnik wchodzi do fizyki dokładnie w owych zdarzeniach obiektywnego kolapsu.
Stuart Hameroff wniósł połowę biologiczną: kandydata na miejsce, w którym takie procesy kwantowe mogłyby zachodzić w ciepłym mózgu. Wskazał na mikrotubule — białkowe rusztowania tworzące wewnętrzny szkielet każdego neuronu — jako struktury, których geometria mogłaby podtrzymywać kwantową koherencję, a których stany komórka mogłaby „orkiestrować" przed zdarzeniem obiektywnej redukcji. W całości: świadomość według Orch OR to sekwencja orkiestrowanych zdarzeń kwantowego kolapsu w mikrotubulach neuronów. Każdy kolaps jest dyskretnym momentem proto-doświadczenia; ich ciągi, zestrojone w wielu neuronach naraz, są tym, czym jest strumień świadomości.
Dlaczego ktokolwiek potraktował to poważnie
Warto powiedzieć jasno, co odróżnia tę teorię od numerologii. Po pierwsze, jest niezwykle konkretna — wskazuje mechanizm, miejsce i skalę czasową, czego większość teorii świadomości starannie unika. Po drugie, łączy dwa najgłębsze otwarte problemy naszego naukowego obrazu świata — problem pomiaru w mechanice kwantowej i twardy problem świadomości — jednym proponowanym mechanizmem, a w rozwiązywaniu dwóch zagadek jednym ruchem jest niezaprzeczalna intelektualna elegancja. Po trzecie, autorem fizycznej połowy jest Roger Penrose, którego historia niemodnych racji (twierdzenia o osobliwościach czarnych dziur, Nobel 2020) kupuje tej idei wysłuchanie, jakiego mniejsze nazwisko by nie dostało.
Rozwiązanie dwóch zagadek jednym mechanizmem jest eleganckie. Jest też dokładnie tym, czego chciałby spragniony sensu umysł — co jest powodem do ostrożności, nie do drwiny.
Najsilniejszy zarzut: mózg jest ciepły
Kanoniczna krytyka nadeszła w 2000 roku od fizyka Maxa Tegmarka — i była ilościowa, dlatego się przyjęła. Superpozycje kwantowe są kruche: kontakt z szumnym otoczeniem je niszczy (dekoheruje), a mózg jest otoczeniem tak szumnym, jak tylko materia potrafi: ciepłym, mokrym, elektromagnetycznie zatłoczonym. Tegmark obliczył czasy dekoherencji superpozycji neuronalnych rzędu 10-13–10-20 sekundy, podczas gdy skala czasowa wyładowań neuronów — czegokolwiek, co mogłoby mieć znaczenie dla poznania — zaczyna się od 10-3 sekundy. Dziesięciu rzędów wielkości teoria nie zbywa wzruszeniem ramion: na liczbach Tegmarka każdy stan kwantowy w mikrotubuli ginie miliardy razy szybciej, niż mózg zdążyłby go użyć.
Hameroff ze współpracownikami odpowiedzieli, że rachunek modelował niewłaściwy układ — że wnętrza mikrotubul, uporządkowana woda i żelowanie aktyny mogą ekranować koherencję znacznie lepiej, niż zakładał Tegmark. Uczciwe podsumowanie tej wymiany po dekadach brzmi: ciężar dowodu leży po stronie Orch OR. Teoria musi pokazać, że biologia wypracowała wyjątek od bardzo ogólnej fizycznej tendencji — a tego nie pokazuje się replikami, tylko eksperymentami.
Co faktycznie pokazują eksperymenty
Dwie linie badań chronią teorię przed odłożeniem do archiwum. Pierwsza to biologia kwantowa w ogóle: jest już podręcznikową fizyką, że przynajmniej niektóre ciepłe układy biologiczne wykorzystują efekty kwantowe — z najmocniejszym przykładem transferu energii w fotosyntezie i trwającym sporem o to, jak funkcjonalne są obserwowane koherencje. To nie potwierdza Orch OR, ale odesłało do lamusa zbiorczy argument „efekty kwantowe nie przetrwają w ciepłej biologii", który przez lata był najkrótszym obaleniem tej teorii.
Druga linia jest bezpośrednia: eksperymenty na samych mikrotubulach. Prace publikowane w latach dwudziestych donosiły m.in. o opóźnionej luminescencji i dyfuzji wzbudzeń świetlnych w mikrotubulach na dystansach, które zaskoczyły eksperymentatorów, oraz o wpływie anestetyków — jedynej klasy cząsteczek, o której wiemy, że wybiórczo wyłącza świadomość — na tę samą dynamikę. Te wyniki są sugestywne, kwestionowane i małoskalowe; żaden nie dowodzi kwantowych obliczeń w żywym mózgu. Dowodzą czego innego: że pytanie przeniosło się z foteli do laboratoriów — a to więcej, niż może o sobie powiedzieć większość teorii świadomości.
Co z tego wynika
Moje własne odczytanie jest deflacyjne w jedną stronę i szczodre w drugą. Deflacyjne: nawet gdyby mikrotubule okazały się gospodarzem kwantowej koherencji, samo w sobie nie powiedziałoby to nic o doświadczeniu — komputer kwantowy to wciąż komputer, a dopisanie słowa „kwantowy" do mechanizmu nie wyjaśnia, dlaczego jakoś jest być tym mechanizmem. Twardy problem nie dba o podłoże: przepaść między procesem fizycznym a przeżyciem otwiera się pod opisem kwantowym dokładnie tak samo jak pod klasycznym. Kto twierdzi, że fizyka wyjaśniła świadomość, ten coś sprzedaje.
Szczodre: Orch OR jest jedną z bardzo niewielu teorii, które stawiają realne, empiryczne tezy możliwe do zabicia w laboratorium — a teorie, które da się zabić, zasługują na więcej szacunku niż te, których nie sposób. Jeśli koherencja w mikrotubulach nie pojawi się pod lepszymi instrumentami, teoria umrze uczciwie. W porównaniu ze stanowiskami w rodzaju panpsychizmu czy funkcjonalizmu, którym nie zagraża żaden eksperyment, Orch OR wygląda mniej jak mistycyzm, a bardziej jak jedyny gracz przy stole, który zgodził się liczyć punkty. Być falsyfikowalnym i mieć rację to dwie różne rzeczy — ale tylko jedną z nich da się sprawdzić, a sprawdzanie, po trzech dekadach, wreszcie trwa.
Rola obserwatora w pomiarze kwantowym — drzwi, którymi świadomość po raz pierwszy weszła do fizyki — to pytanie pokrewne, lecz osobne; rozplątujemy je w eseju Obserwator kwantowy a świadomość.