Kiến thức Phổ thông

Sử dụng Vật lý lượng tử để giải thích sự tồn tại của ý thức

Làm thế nào để bộ não con người tạo ra những trải nghiệm chủ quan của chúng ta? Nó biểu hiện ý thức của con người như thế nào? Ý nghĩa chung rằng “Tôi” là một “tôi” có kinh nghiệm khác biệt với những thứ khác?

Cố gắng giải thích những kinh nghiệm chủ quan này đến từ đâu thường được gọi là “vấn đề khó khăn” của ý thức và thoạt nhìn, nó dường như không liên quan gì đến vật lý, nhưng một số nhà khoa học đã suy đoán rằng có lẽ mức độ sâu nhất của vật lý lý thuyết chứa đựng chính xác những hiểu biết cần thiết để làm sáng tỏ câu hỏi này bằng cách gợi ý rằng vật lý lượng tử có thể được sử dụng để giải thích chính sự tồn tại của ý thức.

Ý thức có liên quan đến Vật lý lượng tử?

Trước tiên, hãy hiểu khía cạnh dễ dàng của câu trả lời này:

Vâng, vật lý lượng tử có liên quan đến ý thức. Não là một sinh vật vật lý truyền tín hiệu điện hóa. Những điều này được giải thích bằng hóa sinh và cuối cùng, có liên quan đến các hành vi điện từ cơ bản của các phân tử và nguyên tử, được quy định bởi các định luật vật lý lượng tử. Theo cùng một cách mà mọi hệ thống vật lý bị chi phối bởi các quy luật vật lý lượng tử, bộ não chắc chắn cũng bị chi phối bởi chúng và ý thức – rõ ràng theo một cách nào đó liên quan đến hoạt động của bộ não – do đó phải liên quan đến các quá trình vật lý lượng tử diễn ra trong não.

Vấn đề được giải quyết, sau đó? Không hẳn. Tại sao không? Chỉ vì vật lý lượng tử nói chung liên quan đến hoạt động của não, mà thực tế không trả lời các câu hỏi cụ thể liên quan đến ý thức và làm thế nào nó có thể liên quan đến vật lý lượng tử. Với phần lớn các vấn đề vẫn tiếp tục mở trong sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ (và sự tồn tại của con người, đối với vấn đề đó), tình hình khá phức tạp và đòi hỏi một nền tảng hợp lý.

Ý thức là gì?

Câu hỏi này tự nó có thể và dễ dàng chiếm một lượng lớn các văn bản học thuật, từ khoa học thần kinh hiện đại đến triết học, cả cổ đại và hiện đại (với một số suy nghĩ hữu ích về vấn đề thậm chí hiển thị trong lĩnh vực thần học). Do đó, tôi sẽ nói ngắn gọn về việc đặt nền tảng của cuộc thảo luận, bằng cách trích dẫn một số điểm quan trọng:

Tất cả chúng ta đều có những trải nghiệm chủ quan cảm thấy theo một cách nhất định, hiện tại không thể liên kết quyết định với các vị trí thần kinh cụ thể trong não người

Nỗ lực mô phỏng sự đầy đủ của ý thức con người trong một máy tính (trí tuệ nhân tạo) đã không thành công

Hiệu ứng quan sát và ý thức

Một trong những cách đầu tiên mà ý thức và vật lý lượng tử kết hợp với nhau là thông qua cách giải thích của Copenhagen về vật lý lượng tử. Trong cách giải thích vật lý lượng tử này, hàm sóng lượng tử sụp đổ do một người quan sát có ý thức thực hiện phép đo một hệ vật lý. Đây là cách giải thích của vật lý lượng tử đã châm ngòi cho thí nghiệm suy nghĩ con mèo của Schroedinger, chứng minh một mức độ vô lý của lối suy nghĩ này … ngoại trừ việc nó hoàn toàn khớp với bằng chứng về những gì chúng ta quan sát ở cấp lượng tử!

Một phiên bản cực đoan của cách giải thích Copenhagen đã được đề xuất bởi John Archibald Wheeler và được gọi là Nguyên tắc Nhân học có sự tham gia. Trong đó, toàn bộ vũ trụ sụp đổ vào trạng thái mà chúng ta thấy cụ thể bởi vì phải có những người quan sát có ý thức có mặt để gây ra sự sụp đổ. Bất kỳ vũ trụ nào có thể không chứa các nhà quan sát có ý thức (giả sử vì vũ trụ đó giãn nở hoặc sụp đổ quá nhanh để hình thành chúng thông qua quá trình tiến hóa) sẽ tự động bị loại trừ.

Trật tự và ý thức của Bohm

Nhà vật lý David Bohm lập luận rằng vì cả vật lý lượng tử và thuyết tương đối đều là những lý thuyết không hoàn chỉnh, nên họ phải chỉ ra một lý thuyết sâu hơn. Ông tin rằng lý thuyết này sẽ là một lý thuyết trường lượng tử đại diện cho sự toàn vẹn không phân chia trong vũ trụ. Ông đã sử dụng thuật ngữ “trật tự ngụ ý” để diễn tả những gì ông nghĩ mức độ cơ bản này của thực tế phải như thế nào, và tin rằng những gì chúng ta đang thấy là những phản ánh bị phá vỡ của thực tế có trật tự cơ bản đó. Ông đề xuất ý tưởng rằng ý thức bằng cách nào đó là biểu hiện của trật tự hàm ý này và việc cố gắng hiểu ý thức hoàn toàn bằng cách nhìn vào vật chất trong không gian đã bị thất bại. Tuy nhiên, ông không bao giờ đề xuất bất kỳ cơ chế khoa học thực sự nào để nghiên cứu ý thức (và lý thuyết về trật tự hàm ý của ông không bao giờ có đủ lực kéo theo đúng nghĩa của nó), vì vậy khái niệm này không bao giờ trở thành một lý thuyết được phát triển đầy đủ.

Roger Penrose và Tâm trí mới của Hoàng đế

Khái niệm sử dụng vật lý lượng tử để giải thích ý thức của con người thực sự bắt đầu với cuốn sách 1989 của Hoàng đế của Roger Penrose: Liên quan đến máy tính, tư duy và các định luật vật lý (xem “Sách về ý thức lượng tử”). Cuốn sách được viết riêng để đáp lại yêu cầu của các nhà nghiên cứu trí tuệ nhân tạo trường học cũ, có lẽ đáng chú ý nhất là Marvin Minsky, người tin rằng bộ não không chỉ là một “cỗ máy thịt” hay máy tính sinh học. Trong cuốn sách này, Penrose lập luận rằng bộ não tinh vi hơn thế nhiều, có lẽ gần với một máy tính lượng tử hơn. Nói cách khác, thay vì vận hành trên một hệ thống nhị phân nghiêm ngặt “bật” và “tắt”, bộ não con người hoạt động với các tính toán nằm trong sự chồng chất của các trạng thái lượng tử khác nhau cùng một lúc.

Đối số cho điều này liên quan đến một phân tích chi tiết về những gì máy tính thông thường thực sự có thể thực hiện. Về cơ bản, máy tính chạy qua các thuật toán được lập trình. Penrose đi sâu vào nguồn gốc của máy tính, bằng cách thảo luận về công việc của Alan Turing, người đã phát triển một “cỗ máy Turing phổ dụng”, là nền tảng của máy tính hiện đại. Tuy nhiên, Penrose lập luận rằng các máy Turing như vậy (và do đó là bất kỳ máy tính nào) đều có những hạn chế nhất định mà ông không tin rằng bộ não nhất thiết phải có.

Cụ thể, bất kỳ hệ thống thuật toán chính thức nào (một lần nữa, bao gồm bất kỳ máy tính nào) đều bị ràng buộc bởi “định lý không hoàn chỉnh” nổi tiếng do Kurt Godel xây dựng vào đầu thế kỷ XX. Nói cách khác, các hệ thống này không bao giờ có thể chứng minh tính nhất quán hoặc không nhất quán của chúng. Tuy nhiên, tâm trí con người có thể chứng minh một số kết quả này. Do đó, theo lập luận của Penrose, tâm trí con người không thể là loại hệ thống thuật toán chính thức có thể được mô phỏng trên máy tính.

Cuốn sách cuối cùng dựa trên lập luận rằng tâm trí nhiều hơn bộ não, nhưng điều này không bao giờ có thể được mô phỏng thực sự trong một máy tính thông thường, bất kể mức độ phức tạp trong máy tính đó. Trong một cuốn sách sau đó, Penrose đã đề xuất (cùng với cộng tác viên của mình, bác sĩ gây mê Stuart Hammeroff) rằng cơ chế vật lý cho các tương tác vật lý lượng tử trong não là “các vi ống” trong não. Một số công thức về cách thức hoạt động của nó đã bị mất uy tín và Hameroff đã phải xem xét lại các giả thuyết của mình về cơ chế chính xác. Nhiều nhà khoa học thần kinh (và các nhà vật lý) đã bày tỏ sự hoài nghi rằng các vi ống sẽ có loại hiệu ứng này, và tôi đã nghe nó nói theo cách khác của nhiều người rằng trường hợp của anh ta hấp dẫn hơn trước khi anh ta đề xuất một vị trí thực tế.

Ý chí tự do, tính quyết đoán và ý thức lượng tử

Một số người ủng hộ ý thức lượng tử đã đưa ra ý tưởng rằng sự không xác định lượng tử – thực tế là một hệ lượng tử không bao giờ có thể dự đoán một kết quả một cách chắc chắn, nhưng chỉ là một xác suất trong số các trạng thái có thể khác nhau – có nghĩa là ý thức lượng tử giải quyết vấn đề có hay không con người thực sự có ý chí tự do. Vì vậy, tranh luận diễn ra, nếu ý thức của chúng ta bị chi phối bởi các quá trình vật lý lượng tử, thì chúng không mang tính quyết định, và do đó, chúng ta có ý chí tự do.

Có một số vấn đề với điều này, được tóm tắt khá tốt trong những trích dẫn này của nhà thần kinh học Sam Harris trong cuốn sách ngắn Free Will (nơi ông đang tranh luận chống lại ý chí tự do, như thường được hiểu):

… Nếu một số hành vi của tôi thực sự là kết quả của sự tình cờ, thì chúng sẽ gây ngạc nhiên cho tôi. Làm thế nào các cuộc phục kích thần kinh của loại này làm cho tôi tự do? […]

Sự không xác định cụ thể đối với cơ học lượng tử không có chỗ đứng: Nếu bộ não của tôi là một máy tính lượng tử, bộ não của ruồi cũng có khả năng là một máy tính lượng tử. Làm ruồi được hưởng ý chí tự do? […] Sự không xác định lượng tử không làm gì để làm cho khái niệm tự do sẽ trở nên dễ hiểu về mặt khoa học. Trước bất kỳ sự độc lập thực sự nào từ các sự kiện trước đó, mọi suy nghĩ và hành động dường như đều xứng đáng với tuyên bố “Tôi không biết điều gì đã đến với mình.”

Nếu chủ nghĩa quyết định là đúng, tương lai được đặt ra – và điều này bao gồm tất cả các trạng thái tâm trí trong tương lai và hành vi tiếp theo của chúng ta. Và trong phạm vi mà luật nhân quả phải chịu sự bất định – lượng tử hay nói cách khác – chúng ta không thể tin tưởng vào những gì xảy ra. Không có sự kết hợp của những sự thật này có vẻ tương thích với khái niệm phổ biến về ý chí tự do.

Hãy xem xét những gì Harris đang nói ở đây. Ví dụ, một trong những trường hợp nổi tiếng nhất về sự không xác định lượng tử là thí nghiệm khe đôi lượng tử, trong đó lý thuyết lượng tử cho chúng ta biết rằng hoàn toàn không có cách nào để dự đoán chắc chắn rằng việc cắt một hạt nhất định sẽ xảy ra trừ khi chúng ta thực sự thực hiện một quan sát của nó đi qua khe. Tuy nhiên, không có gì về sự lựa chọn của chúng tôi trong việc thực hiện phép đo này xác định khe nào mà hạt sẽ đi qua. Trong cấu hình cơ bản của thử nghiệm này, thậm chí có 50% khả năng nó sẽ đi qua một trong hai khe và nếu chúng ta quan sát các khe thì kết quả thử nghiệm sẽ khớp ngẫu nhiên với phân phối đó.

Vị trí trong tình huống này mà chúng ta dường như có một số “sự lựa chọn” (theo nghĩa thường được hiểu) là chúng ta có thể chọn liệu chúng ta có thực hiện quan sát hay không. Nếu chúng ta không quan sát, thì hạt sẽ không đi qua một khe cụ thể. Nó thay vào đó đi qua cả hai khe và kết quả là một mẫu nhiễu ở phía bên kia của màn hình. Nhưng đó không phải là một phần của tình huống mà các nhà triết học và tự do sẽ ủng hộ khi họ nói về sự không xác định lượng tử bởi vì đó thực sự là một lựa chọn giữa không làm gì và thực hiện một trong hai kết quả xác định.

Nói tóm lại, toàn bộ cuộc trò chuyện liên quan đến ý thức lượng tử khá phức tạp. Khi các cuộc thảo luận hấp dẫn hơn về nó diễn ra, không còn nghi ngờ gì nữa, bài viết này sẽ thích nghi và phát triển, ngày càng phức tạp hơn theo đúng nghĩa của nó. Hy vọng rằng, đến một lúc nào đó, sẽ có một số bằng chứng khoa học thú vị về chủ đề được trình bày.

Chủ đề xuất hiện trong bài viết
Back to top button
Close

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker