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ⓘ Orch-Or




                                     

ⓘ Orch-Or

Il modello ORCH-OR è un modello della mente ideato da Roger Penrose e Stuart Hameroff. Lidea centrale dellipotesi è che la coscienza nel cervello origini da un processo che avviene allinterno dei neuroni, piuttosto che nellinterazione tra di essi.

                                     

1. Il Modello

Secondo la teoria formulata dal fisico inglese Roger Penrose, il cervello umano potrebbe non essere guidato da algoritmi. Presentare quindi processi o proprietà fisiche non descrivibili secondo il formalismo matematico tradizionale, ha costretto Penrose e Hameroff a ricorrere alla teoria quantistica per la definizione di un modello plausibile.

Nella teoria quantistica, le unità fondamentali, i quanti, sono per certi versi molto diversi dagli oggetti che si incontrano in fisica classica. Quando sufficientemente isolati dallambiente essi possono essere considerati come onde. Tuttavia tali onde non sono onde materiali ma essenzialmente onde di probabilità: la probabilità di trovare una particella in qualche posizione specifica. Il picco dellonda indica la posizione nella quale si ha la massima probabilità di trovare una particella. Le diverse posizioni possibili per la particella sono indicate come sovrapposizioni quantistiche o semplicemente sovrapposizioni. Ci stiamo riferendo, ripetiamo, alla sola forma isolata dei quanti. Quando i quanti sono oggetto di misurazioni o dinterazioni con lambiente, la caratteristica rappresentazione ad onda di probabilità viene persa le particelle finiscono per occupare una specifica posizione nello spazio. Questo cambiamento è comunemente indicato con il termine collasso della funzione donda.

Quando avviene il collasso, la scelta della posizione per la particella è casuale. Questa è una singolare condizione che mette in crisi i canoni della fisica classica. Non vi è alcun processo di causa-effetto e nessun sistema di algoritmi che possono prevedere la posizione assunta per le particelle.

Penrose ha ipotizzato che le idee esistenti sul collasso della funzione donda potrebbero applicarsi solo a situazioni in cui i quanti sono oggetto di misurazione o dinterazione con lambiente. Considerando il caso in cui i quanti non sono oggetto di misurazioni o interazioni e restano isolati dallambiente, egli ha proposto che essi possano essere soggetti a una diversa forma di collasso della funzione donda.

A queste particolari condizioni locali, Penrose ha applicato la teoria generale della relatività di Einstein e relative sue nozioni proprio sulla struttura dello spazio-tempo. La relatività generale afferma che spazio-tempo viene curvato da oggetti dotati di massa. Penrose, nel cercare di conciliare la relatività e la teoria quantistica, ha suggerito che su scala molto piccola questo spazio-tempo curvo non è continuo ma discreto e disposto in modo da formare una rete.

Penrose postula che ogni sovrapposizione quantistica ha una sua area specifica di curvatura dello spazio-tempo. Secondo la sua teoria, queste zone diversificate di curvatura dello spazio-tempo sono separate le une dalle altre e costituiscono una forma di bolla nello spazio-tempo. Penrose propone, inoltre, un limite alla dimensione di questa bolla spazio-tempo. Questo limite è dellordine della scala di Planck 10⁻³⁵ m. Oltre questo limite, Penrose suggerisce che lo spazio-tempo può essere visto come continuo e che la gravità inizia a esercitare la sua forza sulla bolla spazio-tempo. Da qui nasce uninstabilità al di sopra della scala di Planck, e il collasso si forma in modo da scegliere solo una delle possibili posizioni per particella. Penrose chiama questo evento riduzione oggettiva OR, la riduzione è un altro termine utilizzato per il collasso della funzione donda.

Una caratteristica importante di riduzione di Penrose è che il momento del collasso è funzione del rapporto massa/energia degli oggetti in fase di collasso. Quindi maggiore è la sovrapposizione, più veloce sarà lOR e viceversa. Per esempio, un elettrone separato, se isolato dal contesto, avrebbe bisogno di 10 milioni di anni per raggiungere la soglia OR. Un oggetto isolato di 1 Kg avrebbe raggiunto la soglia in soli 10-37 secondi. Tuttavia gli oggetti, da qualche parte tra la scala di un elettrone le dimensioni di un gatto, potrebbero collassare entro tempi che sono quelli tipici dellelaborazione neurale.

La soglia di Penrose per OR è data dal principio dindeterminazione E=±/t, Dove E è lautoenergia gravitazionale o anche il grado di separazione spazio-temporale dato dalla massa di superpositione, ± è la costante di Planck ridotta e t è il tempo fino al quale lOR non si verifica.

Non ci sono prove per la riduzione oggettiva di Penrose, ma la teoria è considerata sperimentabile e sono in corso progetti per realizzare le sperimentazioni necessarie.

                                     

2. Implicazioni per la coscienza

Dal punto di vista della teoria della coscienza, una caratteristica essenziale della riduzione oggettiva di Penrose è che la scelta degli stati in cui si verifica la riduzione oggettiva avviene in modo casuale, diverso sia dalle misure originate dal fenomeno di decoerenza, sia da una selezione completamente algoritmica. Piuttosto gli stati, si è proposto, siano selezionati da una non-computabile influenza incorporata nel livello, fondamentalmente legata alla geometria dello spazio-tempo su livelli di grandezza dellordine della scala di Planck.

Quando scrisse il suo primo libro sulla coscienza, La mente nuova dellimperatore 1989, Penrose non disponeva di una proposta dettagliata su come funzionassero i processi quantistici nel cervello. Successivamente, Stuart Hameroff, suggerì a Penrose che certe strutture allinterno delle cellule cerebrali neuroni potevano essere candidati idonei alla trasformazione quantistica e di conseguenza al fenomeno della coscienza. La teoria Orch-OR nacque, quindi, dalla collaborazione di questi due scienziati ed è esposta nel volume Ombre della Mente 1994.

Hameroff ha contribuito alla teoria derivata dallo studio delle cellule cerebrali neuroni. Il suo interesse si è focalizzato sul citoscheletro, che fornisce la struttura interna di sostegno per i neuroni, e in particolare sui microtubuli, che sono la componente più importante del citoscheletro. Come hanno registrato i progressi delle neuroscienze, il ruolo del citoscheletro e dei microtubuli ha assunto enorme rilevanza. Oltre a fornire una struttura di supporto per la cellula, le funzioni note dei microtubuli comprendono il trasporto delle molecole, tra le quali anche le molecole dei neurotrasmettitori legati dalle sinapsi, il controllo dei movimenti della cellula, la sua crescita e la sua forma.

Hameroff ha proposto come i microtubuli siano i candidati idonei a supportare lelaborazione quantistica. Lentanglement quantistico è uno stato in cui le particelle possono alterare lun laltro le proprietà istantaneamente e a distanza, in un modo che non sarebbe possibile, se fossero oggetti estesi su larga scala i quali obbedirebbero alle leggi della meccanica classica e non della fisica quantistica.

Nel caso degli elettroni Hameroff ha suggerito che, nella subunità di tubulina dei microtubuli, un gran numero di questi elettroni possono essere coinvolti in uno stato conosciuto come un Condensato di Bose-Einstein. Questa condizione si verifica quando un gran numero di particelle quantiche sono bloccate in fase e possono essere viste come un oggetto quantistico unico. Queste sono caratteristiche quantistiche su scala macroscopica, e Hameroff suggerisce che è attraverso una caratteristica di questo tipo di attività quantistica, che avviene di solito su scala molto piccola, che potrebbe essere implementata uninfluenza su larga scala nel cervello.

Hameroff ha proposto che i microtubuli condensati in un unico neurone possano essere collegamenti con condensati di microtubuli in altri neuroni e cellule gliali via giunzioni gap. In aggiunta alle connessioni sinaptiche tra le cellule cerebrali, le giunzioni gap sono una categoria diversa di connessioni, dove il divario tra le cellule è sufficientemente piccolo da rendere possibile ad oggetti quantici lattraversarlo per mezzo di un processo noto come tunnel quantico. Hameroff propone che tale tunnel consente ad un oggetto quantistico, come il condensato di Bose-Einstein di cui sopra, di passare in altri neuroni, e quindi di propagarsi su una vasta area del cervello generando un oggetto quantistico unico.

Si ipotizza inoltre che questa caratteristica quantistica su larga scala sia la fonte delle onde gamma di sincronizzazione osservate nel cervello, e talvolta considerate come correlate al fenomeno della coscienza. A sostegno della teoria vi è che le giunzioni gap siano legate alle onde gamma, Hameroff cita una serie di studi degli ultimi anni.

La teoria Orch-OR combina lipotesi di Penrose per quanto riguarda il teorema di Gödel, con lipotesi Hameroff con riguardo ai microtubuli. Insieme, Penrose e Hameroff hanno proposto che, quando si determinano condensazioni nel cervello sottoposto ad un riduzione oggettiva della funzione donda, il collasso è connesso a decisioni di carattere non computazionale incorporate nella geometria dello spazio-tempo.

La teoria propone inoltre che i microtubuli si influenzano mutuamente e sono influenzati dalle attività tradizionali delle sinapsi dei neuroni. LOrch, del termine Orch-OR, sta per "orchestrato" dando così vita al nome completo della teoria: "Riduzione oggettiva orchestrata". LOrchestrazione si riferisce al processo mediante il quale le proteine di un ipotetico connettivo, noto come microtubuli delle proteine associate MAP influenzano o orchestrano la trasformazione quantistica dei microtubuli.

                                     
  • Society Orch 3090 When the Boys Come Home John Hay - Oley Speaks Frederick J. Wheeler 3095 There s a Little Bit of Bad, Etc. Jaudas Society Orch 3101

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