- Εγκέφαλος, Συνείδηση και Κβαντική Μηχανική - .-= Η ΓΝΩΣΗ =-.

Η γερμανίδα μαθηματικός Emmy Noether ήταν η πρώτη που κατέδειξε ότι η διατήρηση αυτών των μεγεθών μπορεί τυπικά να αναγνωριστεί με τις αρχές της συμμετρίας .

Για παράδειγμα , η διατήρηση της ορμής αντιστοιχεί στη συμμετρία του χώρου ως προς την παράλληλη μετατόπιση .

Η διατήρηση της στροφορμής αντιστοιχεί στη συμμετρία του χρόνου ως προς την αντιστροφή της κατεύθυνσης . (Αντιστροφή του χρόνου δεν μπορεί να συμβεί στην πραγματικότητα , αλλά οι φυσικοί νόμοι είναι δυνατόν να ελεγχθούν για το αναλλοίωτό τους και ως προς τέτοιους μετασχηματισμούς) .

Ο Αϊνστάιν ήταν εκείνος που κατανόησε πρώτος τη σημασία του αναλλοίωτου των νόμων της φυσικής και , συνεπώς , της συμμετρίας τους .

Πράγματι , η γενική θεωρία του της σχετικότητας μπορεί να θεωρηθεί ως ένα μέσο αναζήτησης συνθηκών απόλυτου αναλλοιώτου !

Πιο πρόσφατα μια σειρά ανακαλύψεων μας επέτρεψε να οραματιστούμε την ενοποίηση όλων των σωματιδιακών αλληλεπιδράσεων σε μία και μόνη θεωρία , τη Μεγάλη ενοποιημένη Θεωρία (GUT) .

Δεν έχει ακόμη επιτευχθεί κάτι τέτοιο και για τις τέσσερις δυνάμεις της φύσης — την ισχυρή πυρηνική , την ασθενή πυρηνική , την ηλεκτρομαγνητική και τη βαρυτική .

Έχουν όμως διατυπωθεί επιμέρους θεωρίες που είναι πράγματι εκπηκτικές , θεωρίες τις οποίες ήταν αδύνατον να οραματιστεί κανείς πριν από είκοσι μόλις χρόνια .

Αν υπάρχει μια κοινή γλώσσα σε αυτές τις θεωρίες , αυτή είναι η γλώσσα της συμμετρίας .

Ελπίζουμε ότι κάποτε η φύση στο σύνολό της (δηλαδή η φυσική) θα περιγραφεί μέσω μιας συμμετρίας που θα μας επιτρέψει να εξηγήσουμε όλα τα πεδία και όλες τις δυνάμεις με ένα μοναδικό τρόπο .

Θα αναφερθώ όμως σε δύο έννοιες που είναι θεμελιώδεις στις προσπάθειες των φυσικών να διατυπώσουν μια ενοποιημένη θεωρία πεδίου .

Αυτές οι έννοιες — που είναι εξίσου ουσιώδεις και για τη σύγχρονη κοσμολογία — είναι οι ιδέες της τοπικής συμμετρίας βαθμίδος και της αυθόρμητης ρήξης της συμμετρίας .

Η τοπική συμμετρία μπορεί να αντπαραβληθεί στη γενική συμμετρία .

Ένας μετασχηματισμός , για να αφήσει αναλλοίωτη μια γενική συμμετρία σε ένα δεδομένο πεδίο , πρέπει να συμβεί παντού .

Η τοπική συμμετρία , αντίθετα , επιτρέπει να συμβαίνουν διάφοροι μετασχηματισμοί σε διαφορετικά σημεία του χώρου και του χρόνου .

Μια θεωρία περί τοπικής συμμετρίας , που αναπτύχθηκε από τον C. N. Yang και τον F. E. Mills , συνέβαλε αποφασιστικά στην επιτυχία των μετέπειτα προσπαθειών για την ενοποίηση .

Για παράδειγμα , αν θεωρήσουμε ένα πεδίο το οποίο θέλουμε να παραμείνει αναλλοίωτο ως προς τη μεταβολή της τοπικής συμμετρίας , τα πράγματα πρέπει να διευθετηθούν κατά τέτοιον τρόπο ώστε ένα άλλο πεδίο να δράσει για να αντισταθμίσει ακριβώς τις τοπικές μεταβολές που εισήχθησαν από τον πρώτο μετασχηματισμό .

Για να καταλάβουμε την ουσία της ρήξης της συμμετρίας , ας φανταστούμε το κάτω μέρος μιας κενής φιάλης κρασιού έναν συμμετρικό θόλο που περιβάλλεται από ένα αυλάκι για τα κατακάθια .

Αν τοποθετηθεί μια σφαίρα ακριβώς στην κορυφή του θόλου , η κατάσταση είναι συμμετρική .

Η σφαίρα όμως μπορεί αυθόρμητα να «σπάσει» αυτή τη συμμετρία και να κυλήσει από το θόλο σε κάποιο σημείο του αυλακιού , στο σημείο της ελάχιστης ενέργειας .

Η συνολική συμμετρία έχει παραβιαστεί αυθόρμητα , παρότι η φιάλη και η σφαίρα διατηρούν την ατομική τους συμμετρία .

Αν η ιδέα αυτή εφαρμοστεί σε οποιαδήποτε θεωρία της φυσικής , συνεπάγεται ότι μια ιδιαίτερη λύση των εξισώσεων της θεωρίας μπορεί να είναι λιγότερο συμμετρική από την ίδια τη θεωρία .

Τέτοιες έννοιες αποτελούν το υπόβαθρο της ηλεκτρασθενούς θεωρίας και της θεωρίας των ισχυρών αλληλεπιδράσεων , δύο πρόσφατων θριάμβων της σύγχρονης φυσικής .

Μια άλλη ανακάλυψη του 20ου αιώνα αποτελεί το γεγονός ότι οι νόμοι της φυσικής είναι εκπληκτικά γενικοί .

Αν εξετάσει κανείς τις σύγχρονες κοσμολογικές θεωρίες (για παράδειγμα , τη θεωρία της πληθωριστικής διαστολής του σύμπαντος και εκείνη της Μεγάλης Έκρηξης) , διαπιστώνει ότι το σύμπαν , ως συνάρτηση της θερμοκρασίας (που μειωνόταν) και του χρόνου (που αυξανόταν) , δημιουργούσε θεμελιώδη σωματίδια , κατά τη διάρκεια της εξέλιξής του , μέσω γεγονότων ρήξης συμμετρίας .

Κάποια στιγμή , πολύ μετά την έναρξη αυτής της διαδικασίας (και πολύ μετά το σχηματισμό των σωματιδίων και των πεδίων που γνωρίζουμε) , εμφανίστηκαν οι γαλαξίες , τα άστρα και το ηλιακό μας σύστημα με τους πλανήτες του .

Στη Γη , με μια διαδικασία της οποίας οι λεπτομέρειες είναι ακόμη άγνωστες , εμφανίστηκε η ζωή και άρχισε η εξέλιξη , που οδήγησε τελικά στην ανάδυση της νόησης .

Ποια νέα αρχή μπορούμε να προσφέρουμε ως υπόβαθρο της ανάπτυξης της νόησης και της προθετικότητας κατά τη διάρκεια της εξέλιξης σε αυτό το σύνολο γεγονότων ;

Πιστεύω ότι αυτή η νέα αρχή είναι η αρχή της μνήμης , η οποία προσλαμβάνει πολλαπλές μορφές αλλά έχει γενικά χαρακτηριστικά που συναντώνται σε όλες της τις παραλλαγές .

Χρησιμοποιώ τη λέξη «μνήμη» εδώ αποδίδοντάς της ένα περιεκτικότερο νόημα από το σύνηθες .

Η μνήμη είναι μια διαδικασία που αναδύθηκε μόνο όταν εμφανίστηκαν η ζωή και η εξέλιξη , οι οποίες δημιούργησαν τα συστήματα που περιγράφονται από τις επιστήμες της αναγνώρισης .

Ο όρος μνήμη , έτσι όπως τον χρησιμοποιώ εδώ , περιγράφει κάποιες πλευρές της κληρονομικότητας , των ανοσολογικών απαντήσεων , της αντανακλαστικής μάθησης , της αντιληπτικής κατηγοριοποίησης και των διαφόρων μορφών συνείδησης .

Όλες αυτές οι δομές διαφέρουν , και οι ιδιότητες της μνήμης εξαρτώνται από το σύστημα στο οποίο εμφανίζεται .

Το κοινό στοιχείο όλων των μνημονικών συστημάτων είναι η εξέλιξη και η επιλογή .

Η μνήμη είναι μια βασική ιδιότητα των βιολογικών προσαρμοστικών συστημάτων .

Αυτή η επέκταση του όρου ίσως φαίνεται απελπιστικά ευρεία .

Ας δούμε τι κοινό έχουν όλα αυτά τα συστήματα , διότι πρόκειται πράγματι για κάτι πολύ συγκεκριμένο .

Αυτό που έχουν από κοινού είναι η σχετική σταθερότητα της δομής κατά τη διάρκεια επιλεκτικών γεγονότων χαρτογράφησης .

Για να γίνω σαφής , θα αναφερθώ εδώ εν συντομία στη δομή , τη σταθερότητα και τη χαρτογράφηση .

Ο φυσικός νόμος που αφορά τη δομή και τη σταθερότητα είναι ο Δεύτερος Νόμος της θερμοδυναμικής .

Σύμφωνα με αυτόν , η εντροπία , το μέτρο της αταξίας ενός συστήματος , πρέπει αυθόρμητα να αυξάνεται ή να παραμένει σταθερή σε ένα απομονωμένο σύστημα , αλλά ποτέ να μη μειώνεται . (Με τον όρο απομονωμένο σύστημα εννοώ ένα σύστημα στο οποίο δεν εισέρχεται και από το οποίο δεν εξέρχεται ούτε ενέργεια ούτε ύλη) .

Το σύστημα που είναι διευθετημένο με τη μεγαλύτερη δυνατή τάξη είναι εκείνο του τέλειου κρυστάλλου (ενός κρυστάλλου τα άτομα του οποίου σχηματίζουν ένα συμμετρικό πλέγμα έχοντας απολύτως ίσες αποστάσεις μεταξύ τους) σε θερμοκρασία απόλυτου μηδενός .

Διάφορες χημικές αλληλεπιδράσεις δημιουργούν σταθερές δομές , συμπεριλαμβανομένων των μορίων των έμβιων όντων .

Η σταθερότητα των δομών και οι ενεργειακές τους συναλλαγές διέπονται από τους νόμους της θερμοδυναμικής , συμπεριλαμβανομένου του Δεύτερου Νόμου (;) .

Πράγματι , τα δεδομένα της παρατήρησης δείχνουν ότι οργανικά μόρια παρόμοια με εκείνα του σώματός μας — μόρια που έχουν σχηματιστεί μέσω σύγκρουσης ατόμων αζώτου , οξυγόνου και άνθρακα , για παράδειγμα — υπάρχουν και στο εξώτερο διάστημα .

Οι συνθήκες του σχηματισμού τους και της διάλυσής τους , καθώς και της σταθερότητάς τους , καθορίζονται από την ενέργεια και την εντροπία .

Εντούτοις , όσο σταθερά κι αν είναι αυτά τα μόρια , στερούνται μια κληρονομική αρχή .

Δεν παρουσιάζουν καμία ικανότητα να αναδιπλασιάζουν τον εαυτό τους , να φτιάχνουν δηλαδή μόρια — τα οποία θα μπορούσε να θεωρήσει κανείς απογόνους τους — χρησιμοποιώντας τη δομή τους ως μήτρα (;) .

Θέλω να είμαι σαφής όσον αφορά τη χρήση του όρου σταθερότητα σε σχέση με τη μνήμη .

Σε τελευταία ανάλυση , υπάρχουν περιοδικοί κρύσταλλοι στον άβιο κόσμο (για παράδειγμα , σε πετρώματα) οι οποίοι προσθέτουν άτομα στη δομή τους ώστε να γίνουν μεγαλύτεροι , ακολουθώντας τους ίδιους κανόνες συμμετρίας . Σε αυτή την περίπτωση δεν πρόκειται για αναδιπλασιασμό αλλά για αύξηση .

Αυτή η πιστότητα όμως δεν είναι απόλυτη .

Εμφανίζονται μεταλλαγμένες δομές που έχουν επίσης προκύψει από αντιγραφή . Δημιουργείται έτσι ένας ποικίλος πληθυσμός .

Τελικά η σταθερή μη περιοδική δομή χαρτογραφείται , διαμέσου πρόσθετων χημικών αντιδράσεων , για να κατασκευάσει άλλα είδη δομών που την περιέχουν , έτσι ώστε οι επιτυχημένες παραλλαγές να έχουν ένα επιλεκτικό πλεονέκτημα όταν κατασκευαστούν περαιτέρω αντίγραφα .

Αυτή η αφηρημένη περιγραφή αντιστοιχεί με εκείνη ενός έμβιου συστήματος : ενός αναδιπλασιαζόμενου συστήματος που υφίσταται φυσική επιλογή .

Η μη περιοδική δομή είναι το DNA ή το RNA , και οι δομές που τα περιέχουν είναι τα διάφορα πρωτεϊνικά παράγωγα .

Σημειώστε όμως ότι η κύρια διαδικασία , την οποία στερούνται οι άβιες μορφές , είναι η «αρχή της κληρονομικότητας» .

Σημειώστε επίσης ότι αυτή η αρχή , που επιτρέπει την αύξηση του πληθυσμού των πλεονεκτικών παραλλαγών με το χρόνο , εξαρτάται από τη σταθερότητα των χημικών δεσμών .

Στην περίπτωση του DNA , πρόκειται για τους ομοιοπολικούς δεσμούς που , συνδέοντας τις διαφορετικές νουκλεοτιδικές βάσεις μεταξύ τους , σχηματίζουν τον γενετικό κώδικα από συνδεδεμένες τριάδες βάσεων , τα κωδικόνια .

Κάθε κωδικόνιο αντιστοιχεί σε ένα από τα είκοσι αμινοξέα που κατασκευάζουν τις πρωτεϊνικές αλυσίδες .

Η εμφάνιση αυτής της κληρονομικής διαδικασίας είναι ένα νέο είδος γεγονότος — μια μορφή μνήμης .

Πέρα από την εισαγωγή παραλλαγών στην ακολουθία οι οποίες έχουν αποδειχτεί πλεονεκτικές , αυτό που επιτρέπει στα εν λόγω συστήματα να συνεχίζουν είναι η ικανότητα να διατηρούν ένα μεγάλο μέρος της οργάνωσης ή της χαρτογράφησης της γονικής μη περιοδικής δομής .

Παρουσιάζουν σταθερότητα δομής κατά τη διάρκεια επιλεκτικών γεγονότων χαρτογράφησης .

Σημειώστε όμως ότι αυτή η «μνήμη» δεν είναι τέλεια (όπως πρέπει να είναι στα μηνύματα των υπολογιστών) .

Πράγματι , σε κάποιο βαθμό , πρέπει να περιέχει σφάλματα (μεταβολές της εντροπίας) ή μεταλλάγματα για να είναι το σύστημα επιλεκτικό — για να είναι , χάρη στην ποικιλότητα που υπάρχει στον πληθυσμό , ικανό να αντιδρά σε απρόβλεπτα περιβαλλοντικά γεγονότα .

Εφόσον αυτές οι δομές εξελίχθηκαν και οι κυτταρικοί πληθυσμοί διαμορφώθηκαν σε ζώα με πολλά διασυνδεδεμένα κύτταρα και με νευρικά συστήματα , εμφανίστηκε ένα νέο είδος μνήμης .

Αυτό συνέβη ως αποτέλεσμα συναπτικών μεταβολών στα νευρικά συστήματα των ζώων .

Λόγω της επιλογής νευρωνικών ομάδων , οι συμπεριφορές που αποδείχτηκαν προσαρμοστικές σταθεροποιήθηκαν μέσω επιλογής κατά τη διάρκεια της ζωής του καθενός ζώου .

Η μνήμη που βασίζεται σε συναπτικές μεταβολές είναι απαραίτητη γι’ αυτές τις συμπεριφορές .

Επιπλέον , η εξελικτική επεξεργασία αισθητηρίων υποδοχέων και κινητικών στιβάδων σε ζώα με ολοένα πολυπλοκότερους εγκεφαλικούς χάρτες κατέστησε δυνατή την εμφάνιση μνήμης βασισμένης στην αντιληπτική κατηγοριοποίηση .

Με την εμφάνιση ικανοτήτων σχηματισμού εννοιών και ακόμη πιο πολύπλοκων χαρτογραφήσεων , οι συναπτικές μεταβολές που συνέβαιναν μέσα στους πληθυσμούς νευρωνικών ομάδων ως απάντηση στο νεωτερισμό οδήγησαν σε νέες μορφές μνήμης .

Κάθε τύπος μνήμης αντανακλά μια συστημική ιδιότητα ενός σωματικού επιλεκτικού συστήματος .

Κατά την προσωπική μου γνώμη , η «συμβατική κλασική κοσμολογία» , δεν σημείωσε επιτυχία . Ίσως πρόκειται για πολύ σκληρή κρίση εκ μέρους μου . Εξάλλου , πολλοί επιστήμονες του πεδίου , τους οποίους σέβομαι , διαφωνούν με τη γνώμη μου αυτή . Οι δικές μου απόψεις πάνω στο ζήτημα έχουν διαμορφωθεί τόσο μέσα από το στοχασμό όσο και από την όποια εμπειρία μου .

Έτυχε μάλιστα να ρίξω μια ματιά στην ανακάλυψη των λύσεων των εξισώσεων που ορίζουν την ίδια την «κβαντική θεωρία της κοσμολογίας» .

Ονομάζονται εξισώσεις Wheeler – DeWitt ή «εξισώσεις κβαντικών συνδέσμων» . Έχουν ως λύσεις κβαντικές καταστάσεις που προορίζονται να περιγράψουν ολόκληρο το Σύμπαν .

Στα τέλη της δεκαετίας του 1980 , μία ομάδα επιστημόνων με πυρήνα τους Ted Jacobson , τον Carlo Rovelli και τον Lee Smolin , βρήκαν άπειρες σε πλήθος λύσεις για τις εν λόγω εξισώσεις , γεγονός άκρως εκπληκτικό , δεδομένου ότι ελάχιστες εξισώσεις της θεωρητικής φυσικής λύνονται επακριβώς .

Κάποια μέρα λοιπόν το Φεβρουάριο του 1986 , εργαζόμενοι στη Σάντα Μπάρμπαρα , οι Ted Jacobson και Lee Smolin , ξεκίνησαν να αναζητούν προσεγγιστικές λύσεις των εξισώσεων της κβαντικής κοσμολογίας , οι οποίες στο μεταξύ είχαν απλοποιηθεί χάρη στα αποτελέσματα δύο άλλων επιστημόνων , του Amitaba Sen και του Abhay Ashtekar .

Ξαφνικά , στη δεύτερη ή την τρίτη απόπειρά τους να μαντέψουν , αντιλήφθηκαν ότι η έκφραση που είχαν γράψει στο μαυροπίνακα μπροστά τους έλυνε τις εξισώσεις επακριβώς .

Προσπαθούσαν να προσδιορίσουν έναν όρο που αποτελούσε μέτρο του σφάλματος των αποτελεσμάτων τους , μα δεν εντόπισαν τέτοιον όρο .

Και ενώ στην αρχή έψαχναν να βρουν το λάθος τους , εντελώς ξαφνικά διεπίστωσαν ότι η έκφραση που είχαν γράψει έκανε διάνα :

Ήταν μια ακριβής λύση των πλήρων εξισώσεων της κβαντικής βαρύτητας .

Επρόκειτο για το πρώτο βήμα σε ένα ταξίδι που διήρκεσε δέκα χρόνια — άλλοτε χαλαρά , άλλοτε εντατικά και εκνευριστικά χρόνια — μέχρι να κατανοήσουν τι ακριβώς είχαν ανακαλύψει σε εκείνα τα λίγα λεπτά .

Ανάμεσα στις δυσκολίες που είχαν να αντιμετωπίσουν ήταν και οι συνέπειες του γεγονότος ότι στην κβαντική κοσμολογία ο παρατηρητής βρίσκεται μέσα στο Σύμπαν .

Το πρόβλημα έγκειται στο ότι σε όλες τις συνήθεις ερμηνείες της κβαντικής θεωρίας ο παρατηρητής υποτίθεται πως είναι έξω από το παρατηρούμενο σύστημα .

Στην κοσμολογία , ωστόσο , αποκλείεται τέτοια δυνατότητα .

Τούτη είναι η αρχή μας και , όπως έχω ήδη τονίσει , η ουσία του όλου ζητήματος . Αν δεν τη λάβουμε υπόψη , ό,τι κι αν κάνουμε θα είναι άσχετο με μια πραγματική θεωρία της κοσμολογίας .

Αυτά τα συστήματα ανώτερης τάξης είναι επιλεκτικά και βασίζονται στις απαντήσεις , σε περιβαλλοντικούς νεωτερισμούς , πληθυσμών νευρωνικών ομάδων οργανωμένων σε χάρτες .

Είναι συστήματα αναγνώρισης .

Σε κάποια εξαιρετική στιγμή της εξέλιξης εμφανίστηκε μια παραλλαγή με ένα κύκλωμα επανεισόδου που συνέδεε τη μνήμη αξιών - κατηγοριών με τα ζεύγη ταξινόμησης .

Εκείνη τη στιγμή , η μνήμη έγινε υπόστρωμα και ο υπηρέτης της συνείδησης .

Με την ανάδυση της γλώσσας στο είδος Homo sapiens , η επανάληψη της ίδιας αρχής σε εξειδικευμένες γλωσσικές μνήμες κατέστησε δυνατή την εμφάνιση της συνείδησης ανώτερης τάξης .

Και στο πλαίσιο του πολιτισμού , η συνείδηση ανώτερης τάξης δημιούργησε τελικά μια επιστημονική περιγραφή της φύσης , μια περιγραφή που μας επιτρέπει να μελετάμε την απαρχή της ύπαρξής μας μέσα στο σύμπαν .