Bilimdeki en önemli yanıtlanmamış sorulardan biri bilincin ne tür bir mekanizmayla var olduğudur. Kara deliklerle ilgili öngörüsü nedeniyle 2020 Nobel Fizik Ödülü’nü kazanmadan önce fizikçi Roger Penrose, bir yanıt önermek için anestezi uzmanı Stuart Hameroff ile bir araya gelmiştir.
İnsan bilincinin karmaşıklığını açıklamak için, beynin nöron sisteminin oluşturduğu karmaşık ağın ürettiği bilincin, kuantum mekaniği kurallarına uyması gerektiğini iddia etmişlerdir. Ancak kuantum mekaniği yasaları yalnızca çok düşük sıcaklıklarda geçerli olduğu için kuşkuyla karşılanmışlardır. Örneğin kuantum bilgisayarları -272°C civarında çalışmaktadır. Daha yüksek sıcaklıklarda klasik mekanik işlediği için oda ısısında çalışan insan vücudunun da klasik mekaniğe tabi olması beklenmektedir. Bu nedenle kuantum bilinci teorisi, destekçileri olmasına rağmen birçok bilim insanı tarafından reddedilmiştir.
Söz konusu araştırmada kuantum parçacıkların beyin içinde, ancak laboratuvar ortamında, nasıl hareket ettikleri araştırılmıştır. Bulguların beyinde ölçülen aktiviteyle karşılaştırılması sonucu Penrose ve Hameroff’un tartışmalı teorisini doğrulamak ya da reddetmek mümkün kılınabilir.
Beyinler ve Fraktallar
Beyin, nöron denen hücrelerden oluşur ve nöronların toplu aktivitesinin “bilinç” oluşturduğuna inanılmaktadır. 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 ne de üç boyutlu olup arada bir kesir değere sahiptir. Matematikte kendilerini sonsuza dek tekrar eden, sonu olan bir alana sahip, sonsuz bir çevre oluşturan güzel desenlerdir. Bunu görselleştirmek imkansız gibi görünse de doğada sıkça bulunur. Karnabahar çiçeklerinde veya eğrelti dallarında temel şeklin küçülerek tekrarlandığı fraktallar gözlenir. Bazı görüşler akciğerlerin yapısını veya kan damarlarını örnek göstererek bunun bedenlerimiz için de geçerli olduğunu söylüyor. Çeşitli sanat eserlerinde ve anten tasarımı gibi çeşitli teknolojilerde yer alan fraktallar, kuantum fiziği yerine klasik fizik yasalarına uyarlar.
Bilinç de sonsuz derecede karmaşık olarak, basit tekrar kalıplarından karmaşıklığı var ettiği için fraktal olarak görülebilir. Eğer durum buysa, nöronlar içinde fraktal mantığıyla hareket eden parçacıklar kuantum seviyesinde gerçekleşebilir. Bu nedenle Penrose ve Hameroff’un önerisine “kuantum bilinci” teorisi denir.
Kuantum Yasalarına Uyan Bir Bilinç Mümkün mü?
Eğer gerçekte var olduklarından emin olunsaydı bile beyindeki kuantum fraktallarının davranışları henüz bilinmemektedir. Taramalı tünelleme mikroskobu (STM) içeren son araştırmalarda, elektronları fraktal bir düzende dizerek kuantum fraktalı oluşturulmuştur. Elektronların kuantum durumunu gösteren dalga fonksiyonu ölçüldüğünde, fiziksel modelin kabul ettirdiği fraktal boyutunda oldukları görülmüştür. Kuantum ölçeğinde baz alınan model ise bir boyutla iki boyut arasında yer alan Sierpiński üçgenidir.
Bu araştırmacıları heyecanlandıran bir bulgu olsa da, STM tekniği, kuantum parçacıklarının nasıl hareket ettiğini bulamaz. Bu nedenle son araştırmalarda fotonik deneyleriyle, fraktallardaki kuantum hareketi ayrıntılarıyla ortaya çıkartılmıştır. Bu, küçük bir Sierpiński üçgeninde yapılmış yapay bir çipe foton enjekte edilmesiyle mümkün kılınmıştır. Üçgenin uçlarındaki fotonların, kuantum taşıma süreci içinde nasıl fraktal boyunca yayıldığı izlenmiştir. Ardından üçgen yerine kare fraktallar da denenerek yüzlerce gözlem yapılmıştır.
Gözlemler, kuantum fraktalların aslında klasik fraktallardan farklı davrandığı yönünde sonuçlanmıştır. Özellikle, ışığın bir fraktal üzerinde yayılmasının, kuantum durumda klasik durumdan farklı yasalar tarafından yönetildiği bulunmuştur.
Elde edilen yeni veriler, araştırmacıları kuantum bilinci teorisini test etme yönünde teşvik edebilir. Yapay olarak tasarlanmış fraktal yapılarındaki kuantum taşınım; fizik, matematik ve biyolojiyi kesiştirecek yeni çalışmalara konu olabilir.
Kaynak
- Can consciousness be explained by quantum physics? My research takes us a step closer to finding out
