Por Steve Paulson Uma vez que você começar a dar uma olhada no grau dos estudos de consciência, você logo encontrará o espectro de Sir Roger Penrose, o renomado físico de Oxford com uma teoria audaciosa - e muito possivelmente além do conhecimento atual - sobre as origens quânticas da consciência. Ele acredita que devemos ir além da neurociência e entrar no misterioso mundo da mecânica quântica para explicar nossa rica vida mental. Ninguém sabe o que fazer dessa teoria, desenvolvida com o anestesista americano Stuart Hameroff .
Penrose, 85, é um físico matemático que fez seu nome décadas atrás com um trabalho inovador na relatividade geral e, em seguida, trabalhando com Stephen Hawking, ajudou a conceituar buracos negros e singularidades gravitacionais, um ponto de densidade infinita a partir do qual o universo pode ter se formado. Ele também inventou a "teoria do twistor", uma nova maneira de conectar a mecânica quântica com a estrutura do espaço-tempo. Sua descoberta de certas formas geométricas conhecidas como "telhas de Penrose" - um engenhoso desenho de padrões não-repetitivos - levou a novas direções de estudo em matemática e cristalografia.
A amplitude dos interesses de Penrose é extraordinária, o que é evidente em seu recente livro Moda, Fé e Fantasia na Nova Física do Universo - um denso volume de 500 páginas que desafia algumas das mais modernas, mas ainda não comprovadas teorias da física, a partir das múltiplas Dimensões da teoria das cordas à inflação cósmica no primeiro momento do Big Bang. Ele considera essas teorias como fantasiosas e implausíveis.
Roger Penrose sempre esteve em busca de estruturas profundas do universo, refletidas nos azulejos que ele criou, onde formas básicas - neste caso os rombos - dão origem a padrões extraordinários.
Penrose não parece importar-se ser marcado como uma voz solitária, embora dispute a etiqueta com respeito a seu trabalho na física. Mas sua teoria da consciência empurra as bordas daquilo que é considerado uma ciência plausível e deixou os críticos perguntando por que ele abraça uma teoria baseada em tão pouca evidência.
A maioria dos cientistas considera a mecânica quântica como irrelevante para a nossa compreensão de como o cérebro funciona. Ainda assim, não é difícil entender por que a teoria de Penrose ganhou atenção. Especialistas em inteligência artificial previram algum tipo de computador cérebro por décadas, com pouco a mostrar até agora. E para todos os recentes avanços na neurobiologia, parece que não estamos mais perto de resolver o problema mente-cérebro do que há um século atrás. Mesmo se os neurônios, sinapses e neurotransmissores do cérebro humano pudessem ser completamente mapeados - o que seria um dos grandes triunfos da história da ciência - não está claro se estaríamos mais perto de explicar como essa massa de 1,36078 kilogramas de tecido molhado Gera o mundo imaterial de nossos pensamentos e sentimentos. Algo parece estar faltando nas teorias atuais da consciência. O filósofo David Chalmers especulou que a consciência pode ser uma propriedade fundamental da natureza existente fora das leis conhecidas da física. Outros - muitas vezes chamados de "mistérios" - afirmam que a experiência subjetiva está simplesmente além da capacidade da ciência de explicar.
A sabedoria convencional é algo como isto: a teoria é quase certamente errada, mas Penrose é brilhante.
A teoria de Penrose promete um nível mais profundo de explicação. Ele começa com a premissa de que a consciência não é computacional e está além de tudo o que a neurociência, a biologia ou a física podem agora explicar. "Precisamos de uma grande revolução na nossa compreensão do mundo físico, a fim de acomodar a consciência", disse Penrose em uma entrevista recente. "O lugar mais provável, se não estivermos indo fora da física inteiramente, está neste grande desconhecido-a saber, fazendo o sentido da mecânica de quantum."
Ele baseia-se nas propriedades básicas da computação quântica, em que bits (qubits) de informação podem estar em vários estados - por exemplo, na posição "on" ou "off" - ao mesmo tempo. Esses estados quânticos existem simultaneamente - a "superposição" - antes de se unirem em um único, quase instantâneo, cálculo. A coerência quântica ocorre quando um grande número de coisas - digamos, todo um sistema de elétrons - atuam juntas em um estado quântico.
Foi idéia de Hameroff que a coerência quântica acontece em microtúbulos, estruturas de proteínas dentro dos neurônios do cérebro. E o que são microtúbulos, você pergunta? Eles são estruturas tubulares dentro de células eucarióticas (parte do citoesqueleto) que desempenham um papel na determinação da forma da célula, bem como seus movimentos, que inclui a divisão celular-separação de Cromossomos durante a mitose. Hameroff sugere que os microtúbulos são os dispositivos quânticos que Penrose estava procurando em sua teoria. Nos neurônios, os microtúbulos ajudam a controlar a força das conexões sinápticas, e sua forma semelhante a um tubo pode protegê-los do ruído envolvente do neurônio maior. A estrutura de simetria e retículo dos microtúbulos é de particular interesse para Penrose. Ele acredita que "isto cheira a algo mecânico quântico." A coerência quântica para ter qualquer impacto sobre a consciência.O processo precisaria ser estruturado, ou orquestrado, de alguma forma, para que possamos fazer escolhas conscientes.Na teoria de Penrose-Hameroff da Orquestração Redutiva Objetiva, A percepção consciente é orquestrada pelos microtúbulos em nossos cérebros, que - acreditam - têm capacidade de armazenar e processar informações e memória. "Redução objetiva" refere-se às idéias de Penrose sobre a gravidade quântica - como a superposição se aplica a geometrias espaciais diferentes - Como uma teoria ainda desconhecida da física.Tudo isso é uma teoria incrivelmente ambiciosa que se baseia no pensamento de Penrose sobre a estrutura profunda do universo E, da mecânica quântica à relatividade. Como Smolin disse, "Todos os pensamentos de Roger estão conectados ... teoria do twistor, seu pensamento filosófico, suas idéias sobre a mecânica quântica, suas idéias sobre o cérebro e a mente." Esta é uma bebida inebriante, mas não convincente para os críticos. A maioria dos cientistas acredita que o cérebro está muito quente e molhado para que os estados quânticos tenham qualquer influência sobre a atividade neuronal, porque a coerência quântica só parece possível em ambientes altamente protegidos e frígidos. A crítica mais condenatória veio de Max Tegmark, professor de física do Massachusetts Institute of Technology, que calculou que qualquer efeito quântico dentro dos microtúbulos quebraria após 100 quatrilhões de segundo. "Para que meus pensamentos correspondam a uma computação quântica, eles teriam que terminar antes que a decoerência chutasse, então eu precisaria ser capaz de pensar o suficiente para ter 10.000.000.000.000 de pensamentos a cada segundo", escreve Tegmark em seu livro de 2014, Nosso Universo Matemático: Minha Procura pela Natureza Final da Realidade. "Talvez Roger Penrose possa pensar rápido, mas com certeza não posso." Mesmo o velho colaborador de Penrose, Stephen Hawking, é duvidoso. "Fico inquieto quando as pessoas, especialmente os físicos teóricos, falam sobre a consciência", escreveu ele. "Seu argumento parecia ser que a consciência é um mistério e a gravidade quântica é outro mistério, então por issoeles tem que estar necessaiamente relacionados?" Penrose rejeita a crítica de Hawking, dizendo que seu desacordo é realmente sobre a natureza da mecânica quântica. No ano passado Penrose esteve em ação na Conferência de um dia sobre a consciência em Lucerna, Suíça. Foi uma intrigante variedade de palestrantes, incluindo o neurocientista Christof Koch, o monge budista Matthieu Ricard, o autor Tao da Física Fritjof Capra, e até mesmo um especialista em ayahuasca. Depois, havia Penrose, que desempenhava o papel de Oxford, que não era mundano, um pouco amassado de aparência, com um senso de humor travesso. Ele havia montado dois projetores no palco e depois dirigiu-se para trás e para frente entre essas máquinas, colocando uma série de de notas manuscritas transparentes e desenhos de neurônios e microtúbulos, a Torre Inclinada de Pisa, um astronauta flutuante e - a Pequena Sereia, tudo em um esforço para explicar a teoria da consciência Orch-OR. A ciência moderna pode ser um jogo de alta tecnologia, mas este foi um pedaço deslumbrante de arte de desempenho, e a audiência transbordante adorou. Hameiroff também estava na conferência, Em breves interações com eles, tive a sensação de que Hameroff desempenha o papel de cúmplice voluntário - não só divulgando o gênio de Sir Roger, mas também cuidando de Penrose quando se tratava de arranjos de viagem e até chegando ao local da conferência. Hameroff pode também ser o bulldog pugnacious que defende sua teoria (que, na discussão do painel, fêz por articulações sobre vários detalhes da atividade do cérebro). Marvin Minsky uma vez me disse que o estudo da consciência é "o que povos desperdiçaram seu tempo sobre si no século 20. "Em março passado, quando liguei para Penrose em Oxford, ele explicou que seu interesse pela consciência remonta à descoberta do teorema de incompletude de Gödel enquanto estudava em Cambridge. O teorema de Gödel, mostra que certas alegações em matemática são verdadeiras, mas não podem ser comprovadas. "Isso, para mim, foi uma Revelação impressionante ", disse ele. "Ele me disse que tudo o que está acontecendo em nosso entendimento não é computacional." Ele também foi sacudido por uma série de palestras sobre mecânica quântica pelo grande físico Paul Dirac. Como muitos outros, Penrose lutou com a estranheza da teoria quântica. "Como Schrödinger claramente apontou com seu pobre gato, que estava morto e vivo ao mesmo tempo, ele fez este ponto deliberadamente para mostrar por que sua própria equação não pode ser toda a verdade. Ele dizia mais ou menos: 'Isso é um absurdo'. "Para Penrose, o fato era que algo não se resumia na teoria quântica:" Schrödinger ficou muito chateado com isso, assim como Dirac e Einstein. Algumas das principais figuras da mecânica quântica estavam provavelmente mais perturbadas do que eu. "Mas o que, eu perguntei, tudo isso tem a ver com a consciência? "Você vê, meu argumento é muito profundo. Acho que é por isso que as pessoas não tendem a me seguir. Penrose lançou então em sua crítica de porque os computadores, com todo seu poder de cálculo a processar, não fazem qualquer compreensão do que estão fazendo . "O que estou dizendo - e este é o meu salto de imaginação que as pessoas esão fugindo- estou dizendo que o que está acontecendo no cérebro deve estar aproveitando-se não apenas de mecânica quântica, mas onde ela dá errado", disse ele. "É onde a mecânica quântica precisa ser substituída." Então precisamos de uma nova ciência que ainda não existe? "Está certo. Depois de conversarmos por 20 minutos, assinei que ele ainda não tinha mencionado a biologia ou a crença generalizada de que a consciência é uma propriedade emergente do cérebro. "Eu sei, eu sei", ele riu, e então me contou por que ele se sentiu compelido a escrever seu primeiro livro sobre a consciência, A Nova Mente do Imperador, publicado em 1989. Foi depois que ele ouviu uma entrevista da BBC com Marvin Minsky, Pai da inteligência artificial, que tinha um famoso pronuncimento sobre o cérebro humano de que é "apenas um computador feito de carne." As afirmações de Minsky obrigaram Penrose a escrever a Nova Mente do Imperador, argumentando que o pensamento humano nunca será imitado por uma máquina. O livro teve a sensação de um experimento de pensamento prolongado sobre a natureza não-algorítmica da consciência e por isso só pode ser entendido em relação ao teorema de Gödel e física quântica. Minsky, que morreu no ano passado, representa um contraste impressionante com a busca de Penrose para descobrir As raízes da consciência. "Eu posso entender exatamente como funciona um computador, embora eu esteja muito confuso em como os transistores funcionam", Minsky me disse durante uma entrevista há anos. Minsky chamou a consciência de "palavra maldita" que não tem o rigor de um conceito científico. "Temos de substituí-la por" reflexão "e" decisões "e cerca de uma dúzia de outras coisas", disse ele. "Então, em vez de falar sobre o mistério da consciência, vamos falar sobre os 20 ou 30 realmente importantes processos mentais que estão envolvidos. E quando você está com tudo pronto, alguém diz: 'Bem, e quanto à consciência?' E você diz: 'Oh, isso é o que as pessoas desperdiçaram no século 20.' "Mas o estudo da consciência não seguiu o caminho que Minsky esperava. É agora uma indústria caseira em laboratórios de neurociência e um grampo de conferências grande a pensar em todo o mundo. Hameroff é uma das forças motrizes por trás deste entusiasmo atual. Durante anos, ele e Chalmers dirigiram a conferência bienal "Para uma Ciência da Consciência", que conta com dezenas de palestrantes, desde cientistas hardcore até o guru da Nova Era Deepak Chopra e o especialista em sonhos lúcidos Stephen LaBerge. A ligação de Hameroff a Penrose também remonta a décadas. Primeiro, ele entrou em contato com Penrose depois de ler A Nova Mente do Imperador, sugerindo que ele poderia ter o componente biológico ausente que complementaria as idéias de Penrose sobre a física da consciência. A ciência da consciência está presa, e aqui está uma teoria - no entanto especulativa - Eu terminei o livro sem realmente saber o que eu estava fazendo ", lembrou Penrose. "Stuart escreveu-me uma boa letra antiquada em que disse," parece que você não sabe sobre microtubulos. "Quando se encontraram em Oxford, Penrose percebeu que os microtubulos tiveram a melhor possibilidade que qualquer coisa que tinha visto que Poderia mediar em grande escala coerência quântica dentro do cérebro. E desde então, Penrose e Hameroff vêm vendendo sua teoria. Então em 2013, os cientistas no Japão anunciaram que tinham detectado vibrações nos microtúbulos, que, de acordo com Penrose e Hameroff, parecia mostrar que o cérebro não é muito quente e ruidoso para a atividade quântica delicada, e lançou uma nova rodada de debate sobre a Orch-OR theory.Penrose e Hameroff são os 'irmãos'estranhos da ciência. Hameroff é adiantado sobre suas vistas espirituais, falando abertamente sobre a possibilidade da alma que existe após a morte. Penrose é um ateu que se auto domina de "um tipo muito materialista e fisico de pessoa", e ele se sente incomodado por membros da Nova Era que têm lá suas teorias quânticas sobre a não-localidade e o emaranhamento para sustentar suas crenças paranormais. Perguntei o que ele pensava das ideias distantes de Hameroff sobre a consciência desencarnada. "Bem, eu tenho que permitir a ele sua liberdade", disse ele. "Isso me preocupa um pouco. Quero dizer, ele vai muito mais longe do que eu estaria preparado. "Ainda assim, ele reconhece que a consciência é um enorme mistério. "Eu não tenho nem certeza do que significa a materia, muito honestamente. A mecânica quântica comporta-se de maneiras que se pensa que estão em desacordo com a visão que costumávamos ter ". Ao examinarmos as implicações mais profundas da teoria de Penrose sobre a consciência, nem sempre fica claro onde traçar a linha entre as dimensões científicas e filosóficas de seu pensamento. Considere, por exemplo, a superposição na teoria quântica. Como o gato de Schrödinger poderia estar morto e vivo antes de abrimos a caixa? "Um elemento de proto-consciência ocorre sempre que uma decisão é tomada no universo", disse ele. "Eu não estou falando sobre o cérebro. Estou falando de um objeto que é colocado em uma superposição de dois lugares. Digamos que é uma partícula de poeira que você coloca em dois locais ao mesmo tempo. Agora, em uma pequena fração de segundo, ela se tornará uma ou outra. Qual ele se torna? Bem, essa é uma escolha. É uma escolha feita pelo universo? A partícula de poeira faz esta escolha? Talvez seja uma escolha livre. Eu não tenho idéia. "Eu me perguntava se a teoria de Penrose tem alguma influência sobre o longo argumento filosófico entre livre-arbítrio e determinismo. Muitos neurocientistas acreditam que as decisões são causadas por processos neurais que não são governados pelo pensamento consciente, tornando obsoleta toda a idéia de livre arbítrio. Mas a indeterminação que é intrínseca à teoria quântica sugeriria que as conexões causais quebram no cérebro consciente. Penrose está fazendo o caso por livre arbítrio? "Não muito, embora nesta fase, parece que sim", disse ele. "Parece que essas escolhas seriam aleatórias. Mas o livre arbítrio, é que aleatório? "Como muito de seu pensamento, há um" sim, mas "aqui. Suas afirmações são provocativas, mas muitas vezes são provisórias. E assim é com suas idéias sobre livre arbítrio. "Eu certamente cresci pensando que o universo é determinista. Então eu evoluí para dizer: "Bem, talvez seja determinista, mas não computavel". Mas será que é algo mais sutil do que isso? É várias camadas mais profundo? Se é algo que usamos para a nossa compreensão consciente, será muito mais profundo do que a física determinística simples e não-computável? É uma espécie de fronteira delicada entre o comportamento completamente determinista e algo que é completamente livre? "É difícil saber o que fazer com esses pronunciamentos. Mesmo que você seja cético em relação ao argumento de Penrose sobre a consciência, é tentador enraizá-la. A ciência da consciência se sente presa, e aqui está uma teoria - embora especulativa - que sugere um caminho possível para a frente. O fato de que Penrose está pedindo a tantos de nós - não apenas aceitar a coerência quântica em microtúbulos, mas também a sua afirmação de que a consciência só pode ser explicada por leis ainda não descobertas da física - pode ser simplesmente muito extenso para fundamentar uma nova teoria científica . E há outro problema também. Suponha que 20 ou 200 anos a partir de agora os contornos gerais de Orch-OR sejam confirmados. Teremos explicado a consciência - ou simplesmente empurrado o problema mente-cérebro para um mistério mais profundo, o problema quântico da mente e do corpo? Como eu poderia me perguntar por que Penrose continua martelando sua teoria da consciência depois de todos esses anos, perguntei-lhe se ele pensa que há algum significado inerente no universo. Sua resposta me surpreendeu. "De alguma forma, nossa consciência é a razão pela qual o universo está aqui." Então ele acha que há vida ou consciência inteligente - em algum outro lugar no cosmo? "Sim, mas pode ser extremamente raro." Mas se a consciência é o ponto de todo esse Cosmo, você não esperaria encontrar alguma evidência dela além da Terra? "Bem, eu não tenho tanta certeza de que nosso próprio universo seja tão favorável à consciência", disse ele. "Você poderia imaginar um universo com muito mais consciência que é salpicado por todo o lugar. Por que não estamos em um daqueles, em vez de este, onde parece ser uma atividade bastante incomum? "Então, sim, nós queremos ver o propósito disso. Eu não sei. Talvez esteja atribuindo a palavra errada. O objetivo é o que isso significa? "Ele riu. Steve Paulson é produtor executivo do programa da Wisconsin Public Radio ' O Melhor de Nosso Conhecimento'. E é o autor de Átomos e Éden: Conversas sobre Religião e Ciência.