Is Consciousness a Quantum Phenomenon?

Does Quantum Mechanics Explain Self-Awareness and Free Will?

Zia Steele

8月16日。 2020 – 13 min read

もしあなたが今これを読んでいるとしたら。あなたは意識のある人間か、インターネットのボットのどちらかです。しかし、何があなたを意識的にさせるのかは明らかではありません。意識とは、何かが起こっている、または存在しているという知識や理解と定義されます。意識があるからこそ、私たちは周囲の環境や自分の精神的、肉体的、感情的な状態を認識することができます。私たちは日々、意識を体験しているにもかかわらず、それを完全には理解していません。科学者たちは、意識がどこで発生するのか、まだ正確にはわかっていません。脳の中にあるのか？植物や菌類、バクテリアにも意識はあるのでしょうか？ AIはどうなのか？

「最終的に必要なのは、満足のいく意識の科学的理論であり、ニューロンやシリコントランジスタの複雑な回路であるかどうかにかかわらず、特定の物理システムがどのような条件で経験を持つかを予測することです。さらに、その経験の質はなぜ異なるのか？澄み切った青空と、調律の悪いバイオリンの金切り声とでは、なぜ感覚が違うのか。このような感覚の違いには機能があるのか、あるとすればそれは何なのか。そのような理論があれば、どのシステムが何かを経験するのかを推測することができます。テスト可能な予測を伴う理論がなければ、機械の意識についての推測は、科学の歴史が示しているように、信頼できるガイドではない私たちの直感だけに基づいています」

上に引用した記事が言うように、「豆腐のような硬さを持つ3ポンドの臓器が、生命の感覚を醸し出す」仕組みを解明するために、脳内のニューロンの相互作用をマッピングすることに多くの研究が行われてきました。代表的な理論として、「グローバル・ニューロン・ワークスペース（GNW）」と「統合情報理論（IIT）」があります。 GNWは、物理システム全体が情報にアクセスし、その情報を特定の方法で処理することで意識が発生すると主張する。 GNWでは、意識は情報の処理方法のみによって決まるとしています。この論理に従えば、コンピュータプログラムは、有形の肉体を持たないにもかかわらず、意識を持つことができます。 IITはこの考えに反して、意識は意識的な経験と因果関係から生まれるとしています。世界の出来事が私たちに意識的な経験をさせるのだと主張する。 IITによると、意識は世界と相互作用する特殊な物理的構造を必要とします。したがって、意識は計算できません。ブラックホールのシミュレーションで、実際の引力を作り出すことができないのと同じだと考えてください。どちらの説も実験的な裏付けはありますが、確定したわけではありません。意識がどこから来るのかという答えは、この2つの中間にあるのかもしれませんし、まったく別のものかもしれません。

意識の基礎を知りたいのであれば、私たちの宇宙を支配する基本的な法則である量子物理学に注目すべきかもしれません。

意識は知能とは違いますが、この2つは関連しているようで、どちらも生物にしかないもののようです。汎心論者の中には、岩石のような無生物にも意識があると考える人もいますが、岩石は意識の兆候を外に示さないので、意識があることを証明することも反証することもできません。意識が生物だけのものであれば、生物は生き残るためにそれを進化させたのでしょう。意識は、栄養分を探す、仲間を探す、体内の状態を監視する、脅威に反応する、他の生物とのコミュニケーションや社会性を高めるなど、さまざまなことに役立つ。意識の高い生物は、知性と組み合わさることで、新たな生存戦略を考えたり、創造性や想像力といった特性を身につけたりすることができます。

量子物理学で最もよく知られているのは、粒子は一度に一か所だけに存在するわけではないということです。ある粒子が特定の場所で観測される確率は、その粒子の波動関数によって決まります。波動関数は、個々の粒子や粒子群を記述するための数学的ツールです。粒子や粒子群が観測されると、その波動関数は一点に集約されます。よくある誤解は、意識があれば、心でこの波動関数を崩すことができるというものです。実際に波動関数が崩れる原因は、「粒子を観測する」という言葉の意味と関係があります。粒子を観測するとは、何らかの方法でその性質を測定することであり、そのためには粒子と測定装置の間に物理的な相互作用が必要です。このとき、粒子の量子状態は、測定装置を構成する粒子や測定装置から放出される粒子の量子状態と絡み合います。より多くの粒子が絡み合うと、「デコヒーレンス」と呼ばれるプロセスが起こります。デコヒーレンスについては、PBS Spacetimeの3部構成の素晴らしいビデオシリーズがあります。

以前の記事でもいくつかの現象についてお話ししました。粒子の状態の不確実性を利用して、トランジスターよりも多くの情報を一度に処理する量子コンピューティングは、非常に人気の高い分野です。理論的には、量子コンピューターを使って人工知能を作ることができます。量子コンピューター上で動く人工知能が自己認識した場合、その意識は量子効果に依存することになります。これは、意識がシステムの物理的性質に依存するという統合情報理論に合致する。しかし、量子コンピュータを搭載したAIが自己認識したとしても、意識の発生に巨視的な量子効果が必要であることは証明されない。グローバル・ニューロン・ワークスペース理論によれば、古典的なコンピュータ上で動作していても、AIは自己認識することができます。私たちが興味を持っているのは、意識が本質的に量子的であるという証拠です。そのためには、意識が発生することがわかっている場所、つまり私たち自身の脳に注目してみましょう。

これまでの投稿では、量子生物学や意識の出現についても触れてきました。生物に不可欠なプロセスに量子物理学が出現する「量子生物学」についても触れました。植物の葉緑体は、粒子の波動性を利用して光合成を最適化しているのかもしれません。鳥の目には特殊なタンパク質があり、量子もつれによって地球の磁場を感知しているのかもしれません。また、DNAの突然変異を可能にする量子トンネル現象は、進化に大きな役割を果たしているかもしれません。つまり、細胞やタンパク質のような温かく厄介な世界でも、特殊な量子効果が生じていることを示す研究が増えているのです。

もし神経活動に不可欠な巨視的な量子効果が見つかれば、それは統合情報理論が正しく、量子力学が物理システムが意識を持つために利用しなければならない本質的な機能の1つであることを示しています。つまり、意識の発達には大規模な量子力学が不可欠であることを示唆しています。では、どのようなことがわかったのでしょうか？今回の研究では、脳の機能に不可欠と思われる、かなり興味深い3つの量子効果が発見されました。

Heading