# האם תודעה נובעת ממכניקת הקוונטים?

> בשנת 1990 פנרוז והמרוף שיערו שהמקור לתודעה הוא במבנה הפרקטלי של המיקרוטובולים. תנועת החלקיקים על הפרקטל מוסברת ככל הנראה בעזרת החוקים של מכניקת הקוונטים אך זו מעולם לא הוכחה. כעת עדויות למערכות דומות במעבדה מחזקות את ההשערה שהפרקטל מאלץ את החלקיקים הנעים עליו להשמע לחוקים של מכניקת הקוונטים, אך האם זו הסיבה לתודעה?

- Canonical: https://www.hayadan.org.il/%d7%94%d7%90%d7%9d-%d7%aa%d7%95%d7%93%d7%a2%d7%94-%d7%a0%d7%95%d7%91%d7%a2%d7%aa-%d7%9e%d7%9e%d7%9b%d7%a0%d7%99%d7%a7%d7%aa-%d7%94%d7%a7%d7%95%d7%95%d7%a0%d7%98%d7%99%d7%9d
- Author: ד״ר נועם חי
- Published: 2021-09-15T17:05:00+03:00
- Modified: 2021-09-15T16:59:25+03:00
- Sections: המוח, כללי, מדעים מדויקים, פיזיקה קוונטית
- Topics: מוח, קוונטים, רוג'ר פנרוז, תודעה קוונטית

## Article

בשנת 1990 פנרוז והמרוף שיערו שהמקור לתודעה הוא במבנה הפרקטלי של המיקרוטובולים. תנועת החלקיקים על הפרקטל מוסברת ככל הנראה בעזרת החוקים של מכניקת הקוונטים אך זו מעולם לא הוכחה. כעת עדויות למערכות דומות במעבדה מחזקות את ההשערה שהפרקטל מאלץ את החלקיקים הנעים עליו להשמע לחוקים של מכניקת הקוונטים, אך האם זו הסיבה לתודעה? המוח הקוונטי, קרדיט : Max Pixel תודעה היא אחת מהתופעות המסתוריות ביותר בטבע. לאורך ההיסטוריה מדענים, פילוסופים, אנשי דת ורוח הציעו שלל תאוריות לתודעה, מופרכות יותר או פחות. רעיונות המשיכו לזרום גם בעידן המודרני - בשנת 1990, כשלושים שנה לפני זכייתו בפרס נובל, הפיזיקאי והמתמטיקאי רוג'ר פנרוז שיתף פעולה עם הרופא המרדים סטוארט המרוף כדי להציע רעיון משלו. החוקרים טענו שהנוירונים במוח יוצרים רשת מסועפת הנשמעת לחוקים של מכניקת הקוונטים – התורה שמסבירה כיצד חלקיקים אלמנטריים מתנהגים בטבע. לדבריהם, מכניקת הקוונטים היא המפתח לתודעה. הרעיון של פנרוז והמרוף עורר ספקנות רבה בקרב הקהילה המדעית ולא בכדי. מכניקת הקוונטים נחזית במצבי קיצון, לרוב בטמפרטורות נמוכות מאוד, או באנרגיות גבוהות מאוד. מאחר וגוף האדם שומר על טמפרטורה קבועה של 36 מעלות, ההנחה המיידית היא שהחוקים הקלאסיים של ניוטון מספיקים לתיאור הפעילות הביולוגית בגוף. לכן, הרעיון של "מוח קוונטי" נדחק לשוליים, אפילו היה מושא ללעג בקרב פיזיקאים לאורך שנים. בעשור האחרון, מדענים החלו לשנות את דעתם בנושא בעקבות עדויות חדשות ומפתיעות לתופעות קוונטיות במערכות ביולוגיות. ההסבר העיקרי המקובל לתופעת הפוטוסינתזה, חישה מגנטית ומנגנון הריח למשל, מבוסס על מכניקת הקוונטים. [במאמר חדש שפורסם לאחרונה](https://www.nature.com/articles/s41566-021-00845-4) ב- NATURE PHYSICS, מכניקת הקוונטים עשויה להעמיק את השפעתה אף יותר. חוקרים מסין ומהולנד טוענים שמצאו עדויות ראשוניות לתופעות קוונטיות גם במערכות הדומות במורכבותן למוח. ליתר דיוק, החוקרים בחנו את תנועת החלקיקים ברשתות מורכבות. העדויות החדשות עדיין לא נבדקו על מוח אנושי אבל הן עוד צעד לקראת הצדקה או הפרכה של הרעיון השנוי במחלוקת של פנרוז. רוג'ר פנרוז, ויקיפדיה סטוראט המרוף, ויקיפדיה ## מוח ופרקטלים המוח שלנו מורכב מנוירונים. האמונה הרווחת כרגע היא שהפעילות הנוירונית מחוללת תודעה, השאלה הגדולה היא כיצד? התאוריה של פנרוז והמרוף לתודעה קוונטית מתבססת על מיקרוטובולים – חלק מתא הנוירון שאחראי על הסעת חומרים חיוניים לכל חלקיו. התאוריה מניחה שהמיקרוטובולים הם פרקטלים ולפיכך תהליכים קוונטים יכולים להתממש בהם. בגדול, פרקל היא צורה גאומטרית המורכבת מעותקים מוקטנים של עצמה. ניתן למצוא בטבע דוגמאות רבות לפרקטלים, בעלים, בצדפות, בנהרות ואפילו בריאות אנושיות או בכלי הדם. פרקטל הוא גם אובייקט מתמטי בעל תכונות אקזוטיות רבות. אחת מההגדרות המוזרות לפרקטל הוא ממד שברי. זוהי הגדרה המרחיבה את המשמעות של ממד מחיי היומיום. הממד הפרקטלי של המיקרוטובולים למשל הוא לא בדיוק שתיים וגם לא שלוש, הוא משהו בניהם. פרקטל אינו בהכרח קשור לפיזיקה קוונטית, הדוגמאות האחרונות הן תבניות שנוצרו כתוצאה מחוקים קלאסיים לחלוטין. עם זאת, קל לראות מדוע פרקטל הוא מקור להשראה עבור חוקרי התודעה – הפרקטל הוא מורכב ומסועף, הוא עדין וייחודי, ובטבע הוא לא תמיד מושלם. ברמת העיקרון אין מגבלה לגודל הפרקטל והוא יכול להיראות גם במרחקים מיקרוסקופיים הנשלטים על ידי מכניקת הקוונטים. זאת הסיבה שפנרוז והמרוף הניחו שהמקור הקוונטי נובע מהמיקרוטובולים ושתודעה היא נגזרת מההתנהגות החלקיקית במסלולים פרקטליים. שטיח שרפינסקי משולש שרפינסקי ## תודעה קוונטית אנחנו עדיין רחוקים מלמדוד במוח פרקטלים קוונטיים, אם בכלל קיימים. ולמרות זאת, ההתקדמות הטכנולוגית בשנים האחרונות אפשרה לחוקרים לחזות בתופעות קוונטיות על פרקטלים בתנאי מעבדה. [במאמר שפורסם לאחרונה](https://www.nature.com/articles/s41567-018-0328-0.pdf), חוקרים בהולנד השתמשו בסורק מנהור מיקרוסקופי כדי לשנע אלקטרונים למבנה פרקטלי. המבנה שבחרו היה משולש שרפינסקי, פרקטל דיי מפורסם הבנוי ממשולשים. החוקרים הראו שרמות האנרגיה השייכות לפונקציית הגל נובעות מהממד הפרקטלי של משולש שרפינסקי, כלומר לפרקטל תפקיד חשוב בניבוי הפיזיקה שנמדדה במעבדה. אלו בהחלט ממצאים מרגשים אבל הם לא מספיקים כדי להוכיח שהמבנה הרשתי במוח נשלט על ידי מכניקת הקוונטים. לשם כך, צריך לבחון גם את הדינמיקה של החלקיקים במרחב. [במאמר החדש](https://www.nature.com/articles/s41566-021-00845-4), החוקרים מהולנד וסין השתמשו באופטיקה קוונטית מתקדמת כדי להחדיר פוטונים לצ'יפ שהונדס בעדינות רבה כפרקטל. המטרה הייתה לבחון כיצד פוטונים נעים על גבי משולש שרפינסקי ולאחר מכן על מבנה ריבועי דומה. הממצאים הראו שהפוטון הנע על פרקטל קוונטי מתפזר על הדגם בתאם לחוקי מכניקת הקוונטים. תוצאות המחקר מעודדות ומחזקות את ההשערה של פנרוז שבבסיסה תנועת החלקיקים על המיקרוטובולים נשלטת בעיקר על ידי תורת הקוונטים, אך כמובן שטענה זו חייבת להיבדק על רקמה אנושית. סביר להניח שעוד נשמע רבות על תודעה קוונטית, משני צידי המתרס, אך גם אם המקור לתודעה אינו במיקרוטובולים, מחקר שכזה מרחיב את תפקידה של הפיזיקה הבסיסית על מערכות ביולוגיות והשפעתה על מרקם החיים. עוד בנושא באתר הידען: - [‫איום קוונטי על תורת היחסות הפרטית / דייוויד ז' אלברט ורבקה גל חן‬](https://www.hayadan.org.il/quantic-threat-on-einstein-theory-060912) - [הפרספקטיבה של איינשטיין, או, בת-הים של שרדינגר](https://www.hayadan.org.il/penerose_qm_relativety) - [האם כבידה פותרת את בעיית המדידה?](https://www.hayadan.org.il/does-gravity-solve-the-measurement-problem-1502201)