Mózg na kwantach

Bożena Kastory: Dlaczego jeden z najwybitniejszych współczesnych matematyków poświęca tak wiele czasu i wysiłku, aby wyjaśnić, czym jest ludzki umysł?
Roger Penrose: To największa zagadka, jaką ma do rozwiązania współczesna nauka. Równocześnie jednak fenomen ludzkiej świadomości nie mieści się w fizycznym obrazie świata, jaki stworzyliśmy.
- Może pan wskazać największe luki?
- Świadomość pozostaje zjawiskiem niezrozumiałym, całkowicie zagadkowym. Nie mamy żadnej teorii, która opisywałaby równocześnie realny, fizyczny świat i procesy umysłowe. Jest to tym bardziej zdumiewające, że tym właśnie procesom zawdzięczamy zdolność rozumienia otaczającej nas rzeczywistości. To przecież fenomen naszej świadomości powoduje, że wszechświat może się nam odsłaniać, ujawniać, że istnieje dla nas jako spójna całość.
- A zatem prawa rządzące światem możemy pojąć dzięki procesom umysłowym, nie wiedząc jednak, na czym one same polegają?
- To wygląda na paradoks. Nasz umysł jest przecież częścią nas samych, a nie potrafimy powiedzieć, jak działa. Zająłem się tym problemem przypadkiem. Jeszcze jako doktorant w Cambridge słuchałem wykładów z logiki matematycznej. Uświadomiłem sobie wówczas, że w rozumowaniu matematycznym jest coś, czego nie da się ująć w reguły, przedstawić jako algorytmy czy ciągi obliczeń, coś, co opiera się wyłącznie na operacjach logicznych. Weźmy na przykład nieskomplikowane polecenie: "Znajdź liczbę nieparzystą, która jest sumą dwóch liczb parzystych". Komputer, mimo swej sprawności w obliczeniach, mógłby takiej liczby szukać bez końca. Natomiast dla nas jest natychmiast oczywiste, że suma dwóch liczb parzystych nigdy nie będzie liczbą nieparzystą. Nie musimy robić obliczeń. Uznałem wówczas, że procesy zachodzące w naszej świadomości różnią się od tego, co dzieje się w komputerze. Trudno sobie wyobrazić, aby podstawę takich fenomenów, jak twórczość, emocje, intuicja czy inspiracje artystyczne, stanowiły procesy obliczeniowe. Ten pogląd wydawał mi się czymś oczywistym.
- W pewnym momencie zdecydował się pan go ogłosić, wywołując niespodziewanie gigantyczną falę polemik.
- Zrobiłem to dlatego, że w miarę rozwoju komputerów coraz więcej zwolenników tzw. artificial intelligence, czyli sztucznej inteligencji, głosiło, że my sami jesteśmy tylko dość niedoskonałymi komputerami. I wprawdzie nie znamy jeszcze odpowiednich "procedur obliczeniowych", ale jak tylko je poznamy, wszystkie tajemnice umysłu i świadomości przestaną istnieć. Pomyślałem wtedy, że dobrze byłoby kiedyś, na przykład kiedy przejdę na emeryturę, napisać książkę, w której przedstawiłbym moje odmienne poglądy na ten temat. Tymczasem pewnego dnia zobaczyłem w BBC program, w którym ludzie zajmujący się sztuczną inteligencją, a wśród nich twórca tej dziedziny Marvin Minsky, oświadczają zdecydowanie, że komputery staną się inteligentniejsze od nas, że nas prześcigną we wszystkich procesach umysłowych. Pomyślałem wtedy: to jest może zabawne z ich punktu widzenia - skoro są przekonani, że my sami jesteśmy komputerami, a oni potrafią zbudować komputery lepsze od nas. Według moich poglądów filozoficznych, nie jesteśmy komputerami. Dlatego nie podzielam ich przekonania, że zbudują maszyny lepsze od nas. I zdecydowałem się napisać o tym zaraz, nie czekając na emeryturę.
- Tak powstała książka "Nowy umysł cesarza", uznana za jedną z najważniejszych pozycji przedstawiających współczesną naukę. Spodziewał się pan, że wywoła taką burzę?
- Myślałem, że nikt nie będzie jej czytał, że ludzie nie zwrócą na nią uwagi. Tymczasem wielu zdenerwowała i rozgniewała. Zwłaszcza zajmujących się sztuczną inteligencją. Wyrażam w niej przekonanie, że nasze procesy umysłowe różnią się w sposób fundamentalny od działań komputera. Żadna maszyna pracująca na zasadzie obliczeń nie będzie mogła myśleć i rozumieć tak jak my. Procesy w naszym mózgu są bowiem "nieobliczeniowe". Zarzucono mi wówczas, że jestem mistykiem.
- A jest pan?
- Przeciwnie. Uważam, że umysł ludzki jest całkowicie "wyjaśnialny" w kategoriach świata fizycznego. To tylko istniejące teorie fizyczne nie są wystarczająco kompletne, aby mogły wytłumaczyć, jak przebiegają nasze procesy myślowe.
- Żadna z dwóch wielkich teorii współczesnych - ogólna teoria względności Einsteina i teoria kwantów - nie wyjaśnia zjawiska świadomości?
- Wydaje mi się, że teoria kwantowa nie została jeszcze w pełni opracowana. Tu trzeba przypomnieć, że współczesna fizyka odnosi się do dwóch różnych poziomów zjawisk. Z jednej strony, ogólna teoria względności Einsteina przedstawia obiekty o wielkiej skali - gwiazdy, galaktyki, cały wszechświat. Z drugiej strony, teoria kwantów opisuje mikroświat - świat pojedynczych cząstek elementarnych, elektronów, fotonów. W tym świecie występuje wiele zjawisk nie przystających do naszego postrzegania rzeczywistości. Na przykład zdarzeń zachodzących w dużej od siebie odległości nie można uważać za niezależne. Takie cząstki, jak elektrony czy fotony, mogą być z sobą powiązane nawet wówczas, gdy znajdują się w dwóch różnych częściach wszechświata. Ich zachowanie w pewien niewyjaśniony sposób zależy od rodzaju eksperymentu, jaki przygotowujemy, by je poznać. Tak jak gdyby "wiedziały", jak chcemy je podejść. Pomiar, jakiego dokonujemy, badając te cząstki, jest zetknięciem dwóch światów: mikroświata kwantów i świata dużych rozmiarów. Na tym styku dzieje się mnóstwo rzeczy, których jeszcze dobrze nie rozumiemy. Sądzę, że właśnie w tej przestrzeni granicznej, gdzie świat kwantów przechodzi w makroświat, kryje się też tajemnica świadomości.
- Czy istnieją jakieś dowody na obronę tezy, że zdolność myślenia i rozumienia zawdzięczamy właśnie procesom przebiegającym na granicy świata kwantów i makroświata w naszym mózgu?
- Kilka lat temu Stuart Hameroff i jego współpracownicy z Uniwersytetu Arizony dokonali ciekawego odkrycia. Znaleźli mianowicie w komórkach pewne mikrostruktury nazwane przez nich mikrotubulami. Są to długie, cienkie rurki. Występują również w komórkach nerwowych i pomiędzy nimi. W mózgu spełniają wiele funkcji. Między innymi kontrolują siłę połączeń między neuronami, zarządzają transportem chemicznych substancji neuroprzekaźnikowych, przenoszących sygnały między komórkami nerwowymi. Stuart Hameroff przedstawił niedawno interesującą koncepcję mechanizmu umożliwiającego przenoszenie tych sygnałów. Wydaje mi się prawdopodobne, że w mikrotubulach zachodzą procesy kwantowe na dużą skalę, podobnie jak to się dzieje w nadprzewodnikach. Obejmują one znaczne obszary mózgu, zapewniając im spójność, współgranie. Idee te mają na razie charakter teoretyczny, ale stwarzają perspektywę znalezienia związku pomiędzy procesami biofizycznymi a świadomością.
- Od czasu kiedy przedstawił pan te idee w książce "Cienie umysłu", polemikom nie ma końca. Daniel Dennett, filozof i badacz świadomości, uważa na przykład, że dla pana "jedynym sposobem na wykazanie daremności wysiłków zmierzających do stworzenia sztucznej inteligencji jest obalenie całej fizyki i większej części biologii".
- Ja rzeczywiście uważam, że nasze rozumienie fizycznego świata jest niekomp-letne. Mam pewne pomysły, jak powinna być zmodyfikowana mechanika kwantowa. Potrzeba wyjaśnienia świadomości to tylko jeden z impulsów do podjęcia próby przebudowy teorii kwantowej. Podczas wykładu w Warszawie przedstawiłem teorię tzw. twistorów. Jest to próba odmiennego niż dotychczasowe rozumienia fizyki jako całości, znalezienia punktów stycznych między istniejącymi osobno teorią względności Einsteina i mechaniką kwantową. Wielu ludzi uważa, że mechanika kwantowa istnieje już w formie doskonałej, należy zaś zmodyfikować teorię względności. Ja natomiast sądzę, że to "małżeństwo" powinno być bardziej partnerskie, że potrzebujemy modyfikacji obu tych wielkich systemów wyjaśniania świata.