QUANTISTICA: LA DECORRENZA QUANTISTICA DI STUART HAMEROFF E ROGER PENROSE

La teoria della decorrenza quantistica di Stuart Hameroff e Roger Penrose è una delle ipotesi più audaci e controverse sulla natura della coscienza. In questo articolo, cercheremo di spiegare in modo semplice e chiaro i principali concetti e le implicazioni di questa teoria.

Cos'è la decorrenza quantistica?

Per capire la teoria di Hameroff e Penrose, dobbiamo prima introdurre il concetto di decorrenza quantistica, che è un fenomeno fisico che riguarda il comportamento dei sistemi quantistici.

Un sistema quantistico è un insieme di particelle o campi che obbediscono alle leggi della meccanica quantistica, la teoria che descrive il mondo microscopico. La meccanica quantistica ci dice che i sistemi quantistici possono esistere in uno stato di sovrapposizione, cioè una combinazione di più stati possibili. Per esempio, un elettrone può essere in due posti diversi allo stesso tempo, o una molecola può avere due orientazioni diverse.

La sovrapposizione quantistica è una proprietà molto strana e sorprendente, che sfida il nostro senso comune e le nostre intuizioni. 

Tuttavia, non possiamo osservare direttamente la sovrapposizione, perché quando misuriamo un sistema quantistico, esso si riduce a uno solo dei suoi stati possibili, in modo casuale e irreversibile. Questo processo è chiamato collasso della funzione d'onda, ed è uno dei problemi più dibattuti e misteriosi della fisica.

La decorrenza quantistica è il meccanismo che spiega come e perché avviene il collasso della funzione d'onda. 

La decorrenza quantistica è l'effetto dell'interazione tra un sistema quantistico e il suo ambiente, che lo fa perdere la sua coerenza e la sua sovrapposizione. In altre parole, la decorrenza quantistica è il motivo per cui non vediamo gli oggetti macroscopici in stati di sovrapposizione, ma solo in stati definiti e classici.

La decorrenza quantistica è un fenomeno molto rapido e frequente, che avviene in una scala di tempo molto breve, dell'ordine dei nanosecondi o meno. Per questo motivo, è molto difficile mantenere un sistema quantistico isolato e coerente, e quindi sfruttare le sue potenzialità. 

Questa è una delle sfide principali della tecnologia quantistica, che cerca di realizzare dispositivi come i computer quantistici, che possano manipolare e controllare i sistemi quantistici.

Cos'è la teoria di Hameroff e Penrose?

La teoria di Hameroff e Penrose, nota anche come Orch-OR (orchestrated objective reduction), è una teoria che cerca di spiegare la coscienza umana in termini di meccanica quantistica. La coscienza è la capacità di percepire, pensare, sentire, e di essere consapevoli di se stessi e del mondo. La coscienza è uno dei fenomeni più complessi e misteriosi della natura, e la sua origine e il suo funzionamento sono ancora oggetto di ricerca e di dibattito.

La teoria di Hameroff e Penrose parte da due presupposti:

- La coscienza non può essere spiegata solo in termini di processi computazionali e algoritmici, che avvengono nel cervello a livello di sinapsi tra i neuroni. Questi processi sono troppo semplici e deterministici per rendere conto della complessità e della creatività della coscienza. Inoltre, questi processi non spiegano il problema del ponte esplanatorio, cioè come si passa dal livello fisico e materiale al livello mentale e soggettivo.

- La coscienza deve avere una base fisica, che sia compatibile con le leggi della natura. Questa base fisica non può essere la materia classica, che è governata dalla fisica newtoniana e dalla relatività generale, perché queste teorie non sono in grado di descrivere i fenomeni quantistici. La base fisica della coscienza deve essere la materia quantistica, che è governata dalla meccanica quantistica, perché questa teoria è in grado di descrivere i fenomeni più fondamentali e universali della natura.

La teoria di Hameroff e Penrose propone che la coscienza sia il risultato di processi quantistici che avvengono nei microtubuli dei neuroni. I microtubuli sono strutture cilindriche che si trovano all'interno delle cellule, e che hanno diverse funzioni, tra cui il trasporto di sostanze e il mantenimento della forma cellulare. I microtubuli sono composti da molecole di tubulina, che possono assumere due configurazioni diverse, chiamate A e B. La teoria di Hameroff e Penrose sostiene che le molecole di tubulina possano esistere in uno stato di sovrapposizione quantistica tra le due configurazioni, e che questa sovrapposizione possa estendersi a livelli superiori, formando una rete quantistica tra i microtubuli di diversi neuroni.

La teoria di Hameroff e Penrose propone inoltre che la coscienza sia il risultato della riduzione obiettiva della sovrapposizione quantistica nei microtubuli. La riduzione obiettiva è una forma di collasso della funzione d'onda che non dipende dall'osservazione o dall'interazione con l'ambiente, ma dalla gravità quantistica, cioè dall'effetto della gravità sulla materia quantistica. 

La gravità quantistica è una teoria ancora incompleta e ipotetica, che cerca di unificare la meccanica quantistica e la relatività generale. La riduzione obiettiva avviene quando la sovrapposizione quantistica raggiunge una soglia critica di tempo e di massa, che dipende dalla costante di Planck, una costante fisica fondamentale. Quando la riduzione obiettiva avviene, la sovrapposizione quantistica si riduce a uno solo dei suoi stati possibili, in modo non casuale e non reversibile. Questo processo è orchestrato, cioè coordinato e regolato, dai processi biologici e neurali del cervello.

La teoria di Hameroff e Penrose afferma che la riduzione obiettiva nei microtubuli sia il meccanismo che genera la coscienza. La coscienza sarebbe quindi una proprietà emergente e non computabile dei sistemi quantistici, che si manifesta quando questi sistemi si riducono a uno stato definito e classico. 

La coscienza sarebbe quindi correlata al momento e al luogo in cui avviene la riduzione obiettiva, e sarebbe influenzata dalla scelta non casuale dello stato finale. La coscienza sarebbe quindi un fenomeno non locale e non deterministico, che potrebbe spiegare aspetti come la creatività, l'intuizione, il libero arbitrio, e la qualia, cioè le esperienze soggettive e qualitative della coscienza.

Quali sono le evidenze e le critiche alla teoria di Hameroff e Penrose?

La teoria di Hameroff e Penrose è una teoria molto originale e innovativa, ma anche molto speculativa e controversa. La teoria si basa su ipotesi e concetti che non sono ancora dimostrati o accettati dalla comunità scientifica, e che sollevano molte domande e obiezioni.

Alcune delle evidenze a favore della teoria di Hameroff e Penrose sono:

- La teoria è compatibile con le leggi della fisica, e cerca di unificare la meccanica quantistica e la relatività generale, due teorie che altrimenti sono in conflitto tra loro.

- La teoria è compatibile con i dati sperimentali sulla coscienza, come le neuroimmagini, gli elettroencefalogrammi, e gli studi sulle esperienze di pre-morte e di anestesia generale.

- La teoria è compatibile con le teorie filosofiche sulla coscienza, come il dualismo, il panpsichismo, e il realismo non locale.

- La teoria è compatibile con le tradizioni spirituali e mistiche, che attribuiscono alla coscienza una natura trascendente e universale.

La teoria di Hameroff e Penrose è una teoria molto originale e innovativa, ma anche molto speculativa e controversa. La teoria si basa su ipotesi e concetti che non sono ancora dimostrati o accettati dalla comunità scientifica, e che sollevano molte domande e obiezioni.

Per dimostrare la validità della teoria di Hameroff e Penrose, sarebbe necessario verificare sperimentalmente le seguenti affermazioni:

- I microtubuli nei neuroni sono in grado di mantenere stati di sovrapposizione quantistica, e di formare una rete quantistica tra di loro.

- La riduzione obiettiva della sovrapposizione quantistica nei microtubuli è influenzata dalla gravità quantistica, e non dall'osservazione o dall'interazione con l'ambiente.

- La riduzione obiettiva della sovrapposizione quantistica nei microtubuli è il meccanismo che genera la coscienza, e la scelta dello stato finale non è casuale, ma correlata alla qualia.

Queste affermazioni sono molto difficili da testare, perché richiedono di isolare i microtubuli dall'ambiente, di misurare i loro stati quantistici, e di correlarli con le esperienze soggettive della coscienza. Inoltre, richiedono di avere una teoria completa e coerente della gravità quantistica, che è ancora in fase di sviluppo.

Alcuni studi hanno cercato di fornire evidenze a favore della teoria di Hameroff e Penrose, usando modelli computazionali, neuroimmagini, elettroencefalogrammi, e studi sulle esperienze di pre-morte e di anestesia generale. Tuttavia, questi studi non sono conclusivi, e sono stati criticati da altri scienziati per la loro metodologia, la loro interpretazione, e la loro validità.

La teoria di Hameroff e Penrose rimane quindi una teoria aperta, che richiede ulteriori ricerche e conferme sperimentali.

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