العوالم الخفيّة للفيزياء العصبيّة

مقدمة:

إن الكثير من البحوث الحالية التي تتناول قضايا ذات صلة بعلوم الاعصاب تجد نفسها مضطرة خاصة من الناحية المنهجية لأن تأخذ بعين الاعتبار الكثير من الانجازات التقنية البحثية بالنسبة لفيزياء الكم. وعليه فإن القضايا الأكثر إشكالية في فيزياء الكمّ سنجدها مطروحة حتى في سياق البحث في علوم الأعصاب، لأنه وببساطة لا بدّ لنا من الإقرار بأن المستوى الأعمق من الظواهر البيولوجية يتضمن مفاعيل كمومية، كيف لا ونحن نعلم علم اليقين بأن الاتصال العصبي هو في جوهره كهروكيميائي، طبعأ نحن هنا في مأزق نظري بين اعتماد طريقتين في النظرة والتفسير في ما بين الفيزياء والبيولوجيا، يبدو لي بأن هذا المستوى الأعمق من الظاهرة البيولوجية تتغلغل فيه فيزياء الكمّ في ثنايا مفاعيل الظواهر العصبية، على أن ذلك ينبغي ألا يجعلنا نختزل ظواهر كالخبرة الواعية والذاكرة والأحلام وقضايا كالعقل والذات إلى مجرد ظواهر فيزيائية محضة. ينبغي لنا أن نسترشد بنموذج على طريقة توماس كون يضمن في أساسه طبيعة الظاهرة البيولوجية بما تميزها..أي ما يميز الحيّ عن غير الحيّ (التجدد والبناء والتصنيع الذاتي والتنظيم الحيوي وغيرها) إضافة لقوانين ميكانيكا الكمّ التي نستطيع الكشف عنها في تلك الأماكن. وعلى هذا فمن المغري القول بأن الأسس العميقة للتفاعلات والعمليات العصبية تحتوي آثاراً كمومية.

إن أكثر ما يميز خبرتنا الواعية هو أننا أحرار في خياراتنا السلوكية وباعتبار أن التحكم الواعي هو حجر الزاوية في قضية الوعي، كذلك فإن تعدد الاحتمالات وتعدد العوالم تبعاً لذلك هو أبرز التنبؤات لنظرية الكمّ، والسؤال.. هل خياراتنا هي خيارات كمومية؟ .. هل تحكمنا وسلوكنا الواعي أمر محتوم ونتيجة خوارزمية لنموذج تفاعل منظومتنا العصبية في ما بين مكوناتها والمحيط؟ .. أم نحن ضحايا تفسير أو وعي الماضي في مستقبل لم نحياه إلا الآن؟.. هل تتعدد عوالم خياراتنا أم نحن محتومون بخيارات محددة؟.. ثم ما الذي يجعلنا قادرين على التفسير والوعي هل معايشة الظاهرة .. أم طريقة ارتكاساتنا الماضية في أجزاء من الميلي ثانية؟.. هذه بعض من الأسئلة التي نسلط ضوء الفوتونات عليها من أجل إدراك مغزاها وعمق دلالاتها في النظرية الفيزيائية.

ثلاث مشكلات للخيار الحر :

إننا نمتلك حاسة التحكم الواعي لمجمل سلوكنا الإرادي الحر، ولمجمل عملياتنا العقلية ذات الفعل السببي في العالم الفيزيائي. لكن بعضاً من هذا التحكم هو صعب من ناحية التفسير العلمي لثلاثة أسباب:

أولاً: الوعي والفعل السببي:

ما الذي نعنيه بالضبط بِ “نحن” أو “أنا” في التحكم الواعي؟. إن الأسس العلمية للوعي، و “الذات” هي مجهولة ، وأيضاً فالآلية لأي جهد واعي يمكن أداءه في الدماغ لإنتاج آثار سببية في العالم (الخارجي) هي أيضاً مجهولة.

ثانياً: هل يأتي الوعي متأخراً؟

إن الفعالية الكهربائية للدماغ المترافقة مع الإدراك الواعي للمنبه يمكن أن تحدث بشكل واضح بعد أن نكون قد استجبنا للمنبه بصورة واعية على ما يبدو . وفقاً لذلك ، يجادل العلم والفلسفة بأننا نقوم بأعمال لاواعية، و ذكرياتنا اللاحقة خاطئة فيما يخص الفعل الواعي، ولذلك يطرح الوعي كوهم فوق ظاهراتي (e.g.، Dennett، 1991; Wagner، 2002).

ثالثاً: الحتمية:

حتى لو أصبح الوعي والآلية التي يتم بواسطتها انتاج الفعل السببي مفهوماً بشكل واقعي ، فربما يفسر هذا النشاط النوعي بكامله بشكل خوارزمي ومحتوم سلفاً من قبل البيئة المحيطة، والجينات، والخبرة السابقة.

نحن نعلم بأن السلوك السببي والوظائف المعرفية الأخرى تشتق من عصبونات الدماغ وشبكاته التي تتكامل مدخلاتها للوصول إلى عتبة المخرجات عند اضطرام المحوار (محور الخلية العصبية)، والتي تتحكم مجتمعة بالسلوك. وفي النهاية قد تبدو بعض  الأفعال، واعية / إرادية، أو غير واعية (المنعكسات اللاإرادية، أو الطيار الآلي). إن التمييز بين الفعالية الواعية واللاواعية (المترافق العصبي للوعي NCC) هو أمر غير معلوم، لكنه يظهر غالباً كنظام منبثق في الشبكات الحاسوبية/الحسابية للعصبونات المتكاملة والمضطرمة في القشرة المخية وفي مناطق الدماغ الأخرى (Scott 1995). إن شبكات العصبونات القشرية-القشرية (ضمن قشرة الدماغ بذاتها) ،والقشرية-المهادية (الاتصالات العصبية بين قشرة المخ والمهاد)، وجذع الدماغ والحوفية المتصلة بواسطة المشابك الكيميائية، يمكن النظر إليها عامة كأطر عصبوحاسوبية neurocomputational للخبرة الواعية، (e.g.، Baars،1988; Crick & Koch، 1990; Edelman & Tonony، 2000; Dehaenc & Naccache، 2001)، و بشكل خاص في القشرة أمام الجبهية، والقشرة أمام الحركية التي أعتبرت كمكان للوظائف الإجرائية/التنفيذية، والتخطيط واتخاذ القرار.

لكنه حتى إذا تعرفنا  بشكل كامل على الشبكات المحددة، والعصبونات، والغشاء، والفعالية المشبكية التي يحتويها الوعي، سيبقى لدينا سؤال فيما يبدو من جانب التحكم الواعي الذي يبدو أنه يحدث متأخراً..، لكن الإشكالية أن الفعالية العصبوحاسوبية تفشل  في: 1- التمييز بين الوعي واللاوعي (الطيار الآلي)، 2- حساب المدى الطويل من تزامن غاما (طيف الأمواج المقاس لكهربائية الدماغ) في قياس كهربائية الدماغ (EGG)، فقابلية القياس الأفضل لِ ( المترافق العصبي للوعي NCC) (Singer&Gray، 1995)، لأي موصل فجوي أمر متطلب في المشابك الكهربية، 3- في حساب الإلزام “binding” للفعاليات المختلفة في المدركات المتحدة، 4- تحديد أو اعتبار المقياس المتغير (الكسوري مثلاً fractal-like 1/f) في بنية وديناميك الدماغ، 5- في تفسير الخبرة الذاتية (المشكلة الصعبة) (Chalmers، 1996). إن النموذج المعدل  للشبكة العصبونية بإمكانه حل بعض من تلك القضايا، لكن كامل عنوان الوعي والإرادة الحرة، سيحتاج شيئاً آخر بالفعل. أفترض هنا (هاميروف) عنصراً مفقود هو المقياس الأدق finer scale، والنظام الأعمق، والآثار الكمومية في المستوى الجزيئي للهيكل الخلوي cytoskeletal للأنيبات ضمن عصبونات الدماغ.

ويقترح هاميروف بأن الحسابات أو العمليات الكمومية في الأنيبات داخل عصبونات الدماغ تعالج المعلومات وتضبط عمل الأغشية والفعالية المشبكية. إن الأنيبات هي بوليمرات شعرية مكونة من وحدة فرعية بروتينية تدعى “التيبولين tubulin” . ويفترض هاميروف في نموذجه أن حالات التيبولين في الأنيبات تعمل كمعلومات”بتات bits” متآثرة/متفاعلة interactive ، وعلى الرغم من اللاموضعية الكمومية quantum superposition لحالات التيبولين الممكنة المتعددة  داخل الأنيبات (مثل بتتات أو كيوبتات bits or qubits ) خلال حالات التكامل، فإن كيوبتات التيبولين تتآثر/تتفاعل interact بواسطة التشابك entanglement، ومن الممكن حسابها بواسطة معادلة شرودنجر Schrodinger ، إلا انها تختزل، أو تنهار إلى حالات محددة، على سبيل المثال بعد 25ميلي ثانية في تزامن غاما. إن اختزال الحالة الكمومية المفترض من قِبل بنروز Penrose، يترافق بلحظة من اليقظة الواعية. حيث أن المداخل المشبكية (في مشابك الخلية العصبيه) والعوامل الأخرى تنظم” orchestrate” الحسابات الكمومية للأنيبات !! .

وبشكل مباشر فإن كل لحظات الوعي المختزلة تنتقي حالات أنيبات محددة تضبط الاضطرام العصبوني من خلالها وكذلك التحكم الواعي بالسلوك. وباعتبار أن الوعي (كخبرة) يحدث (متأخراً) فاختزال الحالة الكمومية يبدو أنه يتضمن لا محلية مؤقتة temporal non-locality، تسمح بإرجاع كلا المعلومات الكمومية الصادرة والواردة في ما ندركه كزمن، لنتمكن من الفعل السببي الواعي في الزمن الحقيقي. إن بيولوجيا الدماغ الكمومية و Orch OR باستطاعتها إنقاذ مفهوم الإرادة الحرة.

ما هو المقياس الدقيق :

إن وحيدات الخلية ك البراميسيوم Paramecium تسبح متجنبة العوائق والمفترسات ، وتجد غذائها ورفاقها، وتتكاثر، كل ذلك من دون اتصالات مشبكية. إنها تستعمل بنيات الهيكل الخلوي كالأنيبات (في أهداب ناتئة وضمن السيتوبلازما الداخلية لها) من أجل الإحساس والحركة. إن وحيد الخلية (العفن الغروي Physarum polycephalum) يرسل للخارج العديد من المحاليق (ج، مِحلاق) المؤلفة من حزيمات من الأنيبات المتسلقة، لتشكل نماذج تبحث عن الغذاء، وبمقدورها تجاوز العقبات والهرب في المتاهة (Adamatzky، 2012). إن استكشاف السلوك الهادف لكائنات وحيدة الخلية، كان لاحظه عالم الأعصاب تشارلز شيرنجتون Charles Sherrington لعام 1957 قائلاً : ” ليس ثمة من أثر عصبي، ولكن ربما الهيكل الخلوي يخدم في ذلك.”

لقد تم التعرف على البُنى الداخلية للخلايا الحيوانية بواسطة الهيكل الخلوي ، إن الأنيبات هي بوليمرات اسطوانية أقطارها 25 نانومتر (النانومتر يساوي واحد على مليار من المتر) مؤلفة عادة من 13 من الخيوط البدئية protofilaments  بشكل طولي، وكل سلسلة من بروتين التيبولين لها شكل حبات الفول السوداني. وبالتالي فالأنيبات هي تجمع ذاتي من التيبولين، إن كل أنيب من التيبولين يختلف عن مجاوراته من الأنيبات جينياً، وبتعديلات الترجمة اللاحقة post-translational modification، وبربط binding اللجائن ( ج، لجين ،جزيء يلتحم بجزيء آخر) ligands و MAPs، ومن لحظة للحظة تتنقل أو تختلف حالة القطب المزدوج dipole state . لذلك فالأنيبات تملك قدرات عديدة في المعالجة فتقوم بتمثيل معلومات مركبة/معقدة complex information. وهي سائدة في العصبونات بشكل خاص (هناك مليار  أنيب تيبولين لكل عصبون)، وهي ذات ثبات فريد وتتشكل في التغصنات (لبتفرعات الشجرية للخلايا العصبية) وأجساد الخلايا (Craddock et al.، 2012). الأنيبات في المحاوير (والخلايا غير العصبية) وتكون مرتبة بشكل شعاعي وتمتد بشكل مستمر (وكلها لها نفس التقاطب) من الجسيم المركزي للخلية centrosome بالقرب من النواة وباتجاه الخارج إلى غشاء الخلية.

الأنيبات العصبية تنظم عمل المشابك بعدة طرق. إنها تخدم كمسارات وأدِّلاء للبروتينات المتحركة (الدينين dynein والكينزين Kinesin) التي تقوم بنقل طلائع المواد من جسد الخلية العصبية إلى المشابك الأبعد، حيث تتلاقى وتختار بين نقاط التفرع للتغصنات المتعددة والعديد من الأنيبات الأخرى. والآلية الدالة على هذا النوع من التوزيع delivery ، هو اختيار ممر شائع غير معلوم، لكن يبدو أنه يتضمن إشارة مرور (MAP tau) (حيث يتوضع التاو tau في مواضع معينة على الأنيبات ليكوّن شكلاً/مظهراً محدداً critical feature ).

وبسبب هذه البنية الشعرية lattice structure والتدخل المباشر في الوظائف الخلوية المعروفة، أُقترح بأن للأنيبات أداة/وسيلة device لمعالجة المعلومات. وذلك بعد اكتشافات شيرنجتون Sherrington الواسعة في عام 1957 عن معالجة المعلومات بالهيكل الخلوي، فقد أفترض أتيما Atema لعام 1973 بأن التيبولين هو تغيرات في الهيئة conformational تنتشر كالإشارات على طول الأنيبات . أقترح كل من هاميروف وَ وات Hameroff & Watt لعام 1982 بأن الأنيبات الشعرية تعمل ضمن بُعدين من حساب بول Boolean computational فتفتح switching مطارِس (ف، مطرِس) matrices كأداة دخل وَ خرج. إن معالجة المعلومات في الأنيبات كانت قد ظهرت في السياق الخلوي (الجزيئي molecular ) الذاتي في كل حالات تيبولين المتآثرة (المتفاعلة) مع حالات التيبولين المجاورة، إن التزامن بواسطة التماسك الجزيئي الحيوي biomolecular coherence قد أُفترض من قِبل فروليش  (1968، 1970، 1975 Frohlich)، (Smith et al.، 1984; Rasmussen et al.، 1990). إن المحاكاة الآلية الذاتية automata  للأنيبات المعتمدة على حالات التيبولين تٌظهر تكامل المعلومات السريع والتعلم. يشير  الدليل الأخير بأن الأنيبات تملك رنيناً resonance يمتد على مدى من 10kHz حتى 10MHz، (Sahu et al.، 2012).

مع ما يقرب من مليار  تيبولين لكل عصبون هناك بدّالة switching عند مستوى 10MHz (107) ، فالقدرة الجهدية للأنيبات التي تعتمد معالجة المعلومات  هو 1016 عملية/ثانية لكل عصبون. والتكامل في الأنيبات (المتأثرة بالذاكرة المشفرة) ، والمتزامنة والمتكاملة بشكل جمعي، بواسطة الموصلات الفجوية يمكن أن يقوم العامل x بتعديل عتبة الاضطرام وإنتاج عمل سببي exerting casual agency في مواضع العصبونات المتزامنة. لكن حتى في النظام الأعمق ، فالمقياس الدقيق للأنيبات الذي يعتمد المعالجة في منطقة التنظيم الذاتيself-organizing من أجل الفعل الواعي ما يزال خوارزمياً ومحتماً، ويفشل في أن يحدد address بشكل كامل مشاكل الوعي والإرادة الحرة.

جهد الاستعداد Readiness potentials

لقد سجل كل من كورنهوبر وَ ديكه Kornhuber & Deecke لعام 1965 الفعالية الكهربية للدماغ على القشرة أمام المحركة pre-motor cortex لمن تم سؤالهم ليحركوا إصبعهم بشكل عشوائي، في زمن غير موصوف. لقد وجدوا أن الفعالية الكهربية للدماغ سبقت حركة الاصبع بحوالي 800 ميلي ثانية تقريباً، دعيت هذه الفعالية بجهد الاستعداد readiness potential (RP). أعاد ليبت Libet وزملاؤه التجربة لعام 1983 ، باستثناء أنهم سألوا الموضوعين بالتجربة ليدونوا بالضبط متى قرروا تحريك أصابعهم. (لعمل ذلك، ولتجنب التأخر الحاصل من التقرير الشفهي/اللفظي ، استخدم ليبت وزملاؤه ساعة ذات حركة سريعة وسألوا الموضوعين بالتجربة ليدونوا عندما يقرروا بشكل واعي تحريك أصابعهم). هذا التقرير الواعي أتى تقريباً بحوالي 200 ميلي ثانية قبل حركة الإصبع بالضبط،. استنتج ليبت والعديد من المنظرين بأن جهد الاستعداد يمثل تحديد لاواعي non-conscious determination للحركة، التي على ما يبدو بأن العديد من أفعالنا الواعية تبتدئ على وجه التحديد بمعالجة لاواعية، وأن القصد intent الواعي كان وهماً. وبالتالي يظهر الوعي بشكل متأخر للغاية. على أية حال فاللامحلية المؤقتة temporal non-locality تسمح برجوع خلفي للزمن  للمعلومات الكمومية من لحظة القصد الواعي والتي يمكن عدها ضرورية للتحضير لجهد الاستعداد RP .

وبعد، فنحن نشعر كما لو أننا نقوم بأفعالنا بشكل واعي في الزمن الحقيقي. ولحساب هذه المفارقة، وصف كل من دينيت Dennett لعام 1991، و أيضاً دينيت وَ كينزبورن (Dennett & Kinsbourne، 1992) الزمن الحقيقي للإدراك الواعي وفعالية بناء/تأويل الماضي retrospective construction ، كأنه وهم illusion . إن نموذج المسودات المتعددة multiple drafts يفترض بأن المدخلات الحسية والمعالجة المعرفية أنتجت مضامين تجريبية  بإعادة النظر المستمرة ، مع التعريف بأن النسخة النهائية المندخلة ضمن الذاكرة هي مسودات سابقة بالدرجة الأولى. تحرّر edited الإدراكات وتعدل /تراجع revised لأكثر من مئات من الميلي ثواني، والنسخة النهائية تدخل ضمن الذاكرة. في وجهة النظر هذه (يكمن المعيار في الفلسفة المعاصرة وفي علم الأعصاب تقريباً) الدماغ يخلق المضمون content أو الحكم باستعراض الماضي retrospectively، على سبيل المثال، للتحكم بشكل واعي بالزمن الحقيقي والذي يسجل في الذاكرة كحقيقة صادقة as veridical truth . وبكلمات أخرى ، نحن نقوم بأفعال لاواعية في الزمن الحقيقي أو الواقعي، لكننا في ما بعد… نتذكر بشكل خاطئ الفعل الواعي. الوعي من وجهة النظر هذه  هو وهم فوق ظاهراتي يحدث بعد الواقع. نحن ربما نحيا في الماضي!!.

آثار الرجوع الخلفي بالزمن في الدماغ ؟ ثلاثة خطوط من الأدلة

تجارب ليبت Libet الحسية “الدماغ المفتوح”

بالإضافة إلى الدراسات الإرادية (حركة الإصبع)، درس ليبت Libet وزملاؤه التوقيت لخبرة الوعي الحسّي في حالة الصحو، بالتعاون مع المرضى الخاضعين للتخدير الموضعي في جراحة الدماغ (Libet et al.، 1964، 1979; Libet، 2004) . وقد سمح ليبت وبالتعاون مع زملائه جراحي الأعصاب، عند هؤلاء المرضى بالتسجيل من مناطق محددة منبهة من القشرة الحسّية الجسدية، فمثلاً عند الإرسال (من القشرة الحسية الجسدية) corresponding إلى جلد يد كل من هؤلاء المرضى، يحدث كما لو أنه يتصل مع مرضى واعين.

فالمنبهات المحيطية مثلاً peripheral stimulus للجلد هنا أنتجت “الجهد المثار evoked potential EP ” بواسطة رزة/مسمار spike موجود في الباحة القشرية الحسية الجسدية لليد (باحة مخصوصة في قشر المخ للإحساسات في جلد اليد) بعد ما يقرب من 30 ميلي ثانية من تماس الجلد، وهو مطابق للزمن المطلوب حتى ترتحل الإشارة العصبية من اليد إلى النخاع الشوكي، فالمهاد thalamus ، ثم الدماغ. إن الموضوعين بالتجارب دونوا الخبرة الواعية للمنبّه (أستخدم ليبت لذلك ساعة ذات حركة سريعة) بشكل فوري تقريباً، على سبيل المثال على زمن الجهد المثار EP في 30 ميلي ثانية.

أيضاً فقد قام ليبت بتنبيه “باحة اليد” في القشرة الحسية الجسدية لأدمغة المفحوصين بشكل مباشر. هذا النمط من التنبيه لم يسبب الجهد المثار EP بواسطة الرزة spike، لكن أنتجته الفعالية الكهربية المستمرة للدماغ. يُرجع الحس الواعي إلى (المحسوس في felt in) اليد الحادث فيها، لكن ذلك فقط بعد التنبيه ، وفعالية الدماغ المستمرة تكون دائماً فوق مستوى 500 ميلي ثانية. هذا المتطلب المستمر من الفعالية الكهربية المستمرة (كما حدده ليبت 500 ميلي ثانية) كان قد تم تأكيده بعد ذلك من قبل أماسيان Amassian (1991)، وَ راي Ray (1991)، وَ بولين Pollen (2004)، وآخرين.

لكن إذا كانت تتطلب فعالية الدماغ المئات من الميلي ثواني، فكيف يمكن للخبرة الحسّية الواعية أن تحدث خلال 30 ميلي ثانية ؟ ..

لمعالجة هذه القضية، أجرى ليبت أيضاً تجارب يكون فيها تنبيه المهاد thalamus إليه ناجماً عن الجهد المثار EP في 30 ميلي ثانية، لكن لم تُحدث عندها خبرة واعية، لذلك أستنتج ليبت بأن الزمن الحقيقي للإدراك الواعي (مثلاً يقع في 30ميلي ثانية للجهد المثار EP)، وهنالك عاملان هامان: الجهد المثار EP في 30 ميلي ثانية ، وعدة مئات من الميلي ثواني من الفعالية القشرية المستمرة  (الكفاية العصبية) بعد الجهد المثار EP. بطريقة ما، يظهر بأن الدماغ يعلم ما الذي سوف يحدث بعد الجهد المثار EP. أستنتج ليبت أن مئات من الميلي ثواني من الفعالية القشرية المستمرة (الكفاية العصبية)، هي الشرط الضروري للخبرة الواعية – والمترافق العصبي للوعي NCC، حتى لو حدث بعد الخبرة الواعية. ولتفسير نتائجه، أستنتج إضافة لذلك، أن المعلومات الذاتية subjective information  ترجع بالزمن إلى الخلف backward in time من زمن الكفاية العصبية إلى زمن الجهد المثار EP. إن زعم ليبت بالرجوع في الزمن لم يصدّق disbelieved وسُخر منه. (Churchland، 1981; Pockett، 2002) ، لكنه لم يرفض بشكل نهائي (Libet، 2002، 2003) .

قبل الشعوري، وقبل المعرفي pre-sentiment & pre-cognition :

تقيس فعالية الجلد الكهربائية معاوقة الجلد بواسطة مسبر ملفوف حول الإصبع كدليل على الفعالية العصبية الودية المستقلة  التي تسبب تغيرات في جريان الدم والتعرق والمسببة تباعاً بواسطة الاستجابة العاطفية emotional في الدماغ.، لقد نشر الباحثون (Bierman & Radin، 1997; Bierman & Scholte، 2002; Radin، 2004) لسنوات عديدة عدداً من الدراسات الدقيقة التي تستخدم الفعالية الكهربية الجلدية ، منها التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي fMRI ، وطرق أخرى للبحث عن الاستجابة العاطفية ،فمثلاً تظهر صور في أوقات عشوائية على شاشة الحاسوب. حيث وجدوا بما لا يدعو للدهشة، بأن الصور العاطفية القوية (العنف، الجنس) تنتزع استجابات أعظم من تلك الصور اللاعاطفية الطبيعية . لكن ما يدعو للاستغراب، بأن التغيرات قد حدثت خلال نصف ثانية إلى ثانيتين قبل ظهور الصور. لقد عينوا الأثر قبل الشعوري، لأن الموضوعين بالتجربة لم يدركوا بشكل واعي المشاعر العاطفية. وظهر الشعور العاطفي غير الواعي لكي يحال خلفياً في الزمن. هذه الدراسات كانت قد ظهرت في أدبيات الباراسيكولوجي parapsychology ، ورفضت من قبل المجلات الأكاديمية بشكل عام.

نشر بيم Bem في العام 2012 ” الشعور بالمستقبل : دليل تجريبي  للآثار الرجعية الشاذة على المعرفة والعاطفة affect ” في الاتجاه العام J. Pers. Soc. Psychol أظهرت المقالة ثمان دراسات  توضح بشكل إحصائي آثار مميزة للرجوع بالزمن، تتضمن معظمها أثرا لاواعيا لآثار عاطفية مستقبلية على الخيار المعرفي cognitive (مثلاً منبه الشبق أو التهديد ) .

تجارب الخيار الكمومي المتأخر

في تجربة الشق المزدوج الشهيرة بإمكان الكيانات الكمومية (الفوتونات و الالكترونات) أن تسلك كأمواج أو كجسيمات، وذلك يعتمد على طريقة رصدنا لها. لقد وصف ويلر Wheeler في العام 1978 تجربة فكرية يكون فيها أي خيار رصدي (من قبل مستكشف بشري واعي) متأخراً حتى بعد أن يكون الإلكترون، أو أية كيانات كمومية أخرى قد عبرت الشقوق، مسلماً به سواءً كانت موجة أو جسيم. وأقترح ويلر Wheeler بأن خيار الراصد المتأخر يمكن أن يؤثر جدلاً على سلوك الالكترونات كأمواج أو كجسيمات. التجربة كان أجراها مؤخراً كيم (Kim et al.، 2000) وقد رسخت تنبؤ ويلر، أن الخيارات الواعية بإمكانها أن تؤثر على الأحداث السابقة، طالما لم ترصد بشكل واعي في الفترة الفاصلة in the interim .

بشكل أساسي فالتجربة الفكرية المفترضة من قبل آشير بيرس (Asher Peres 2000; Ma et al. 2012) في ” مقايضة تشابك الخيار المتأخر delayed choice entanglement swapping ” ذهبت لخطوة أبعد. حيث التشابك هو خاصية مميزة للميكانيك الكمومي في أي جسيمات كمومية موحدة ومنفصلة لكنها تبقى بطريقة ما مرتبطة..، حتى لمسافات كبيرة. إن رصد أو تشويش perturbation أحد الجسيمات المنفصلة يؤثر بشكل لحظي في باقي الجسيمات ولكنها تبقى متشابكة entangled، ما أرجعه أينشتاين Einstein وبشكل ساخر mockingly “كفعل شبحي ضمن هذه المسافة” وعلى الرغم من أنه غير مألوف في الطبيعة، فالتشابك كان قد ظهر مراراً، فهو أساسي من أجل الكتابة المشفرة الكمومية quantum cryptography، والنقل البُعدي الكمومي quantum teleportation ، والحوسبة الكمومية quantum computing (Deutsch، 1985) . ففي مقايضة التشابك quantum swapping مثلاً، هناك زوجان من الجسيمات المتشابكة الموحدة unified/entangled particles انفصل وكل واحد من كل زوج للجسيمات يرسل لآلتي الرصد، وكل منهما يرافقه راصد واعي (أليس وَ بوب في حالة إجماع in the convention في مثل هذه التجارب الكمومية). الجسيم الآخر المتشابك من كل زوج أرسل لراصد ثالث (فكتور)، فكيف سيقرر فكتور رصد كلا الجسيمين (هل كزوج متشابك، أو كزوج منفصل من الجسيمات) سواءً كانت أليس  وبوب يرصدانهم في حالة تشابك (ظهور الترابطات الكمومية)، أو حالة الانفصال (ظهور الترابطات التقليدية). هذا يحدث حتى إذا قرر فكتور رصدهم بعد أن تكون قد رصدتهم أدوات أليس وَ بوب (ولكن قبل أن تظهر النتائج بشكل واعي لدى أليس وَ بوب). هكذا يؤثر الخيار الواعي بسلوك الرصد السابق، لكن الأحداث هنا لم تُلحظ.

كيف يمكن تفسير آثار الرجوع بالزمن بشكل علمي؟

قد تكون المشكلة ذات علاقة بإدراكنا للزمن في الفيزياء الكلاسيكية (اللاكمومية). يقول المنظر أنتون زيلينغر Anton Zeilinger في دراسة له: ” ضمن وجهة النظر العالمية الكلاسيكية الساذجة ، بإمكان الميكانيك الكمومي حتى أن يحاكي mimic آثار الأفعال المستقبلية في أحداث الماضي.”

الوعي واختزال الحالة الكمومية  

لقد وصفت الفيزياء الكمومية الواقع بقوانين ناجمة عن اختزال القواعد الكلاسيكية (مثلاً قوانين نيوتن الحركية) في حدود القياس المؤكد، مع ذلك فإن تلك الحدود ظلت مجهولة، ووفقاً لقوانين الفيزياء الكمومية فإن:

– الجسيمات يمكن أن توجد في مكانين أو أكثر، أو تلقائياً كحالات تشبه الأمواج أكثر من الجسيمات ومحكومة من قبل دالة الموجة الكمومية . هذه الخاصية لإمكانات الوجود المتعدد تُعرف بأنها موضعية فائقة كمومية quantum superposition .

-الجسيمات المتعددة يمكن أن تكون معرفة كجسيم وحيد متماسك  محكوم من قبل دالة موجة واحدة. أما إذا كان المكون مشوشاً ، فالجسيمات الأخرى (تحسه) وترتكس له، يحدث ذلك في كثافة بوز-أينشتاين Bose-Einstein condensation .

-إذا كانت الأجسام الموحدة منفصلة مكانياً/حيزياً spatially ، فإنها تبقى موحدة . هذه اللامحلية ، تُعرف أيضاً بالتشابك الكمومي quantum entanglement .

لكننا لا نرى الموضعية الفائقة الكمومية في عالمنا الجهاري. كيف ولماذا تختزل القوانين الكمومية السلوك الكلاسيكي ؟ ..

هناك تفسيرات متعددة للميكانيك الكمومي درست هذه القضية :

-أولاً: تفسير كوبنهاغن والراصد الواعي : في الأيام المبكرة للميكانيك الكمومي ، عرف بور (1934/1987)  Bohr وزملاؤه أن الموضعية الفائقة الكمومية تستمر حتى يتم الرصد بالأداة (تفسير كوبنهاغن ، بعد بور ودانيش after Bohr’s Danish origin) . اشترط كل من فيغنر Wigner (1961) وَ فون نيومان von Neuman (1932/1955) إضافة لذلك بأن الموضعية الفائقة يستمر حدوثها في أداة الرصد حتى تظهر نتائج الرصد بواسطة وعي الراصد ، وعندما يلاحظه الوعي ..” تنهار دالة الموجة” . هذه التفسيرات تسمح للتجارب الكمومية  بأن تزدهر ، لكنها تضع الوعي خارج العالم وتفشل في حساب حقيقة أساسية. لقد أخذ شرودنجر Schrodinger (1935) هذا الاستثناء ليشكل منها تجربته الفكرية الشهيرة (قطة شرودنجر) فما هو قدر القطة الموجودة في الصندوق والمربوطة بموضعية فائقة كمومية ، ووفقاً لتفسير كل من فيغنر وَ فون نيومان يستدل من ذلك كله، بأن القطة تبقى حية وميتة حتى بفتح الصندوق وإجراء الرصد من قبل وعي الشخص. على الرغم من أن هذا مناف للعقل ، فالحدود في الموضعية الفائقة الكمومية تبقى مجهولة.

-ثانياً: نظرية العوالم المتعددة: تقترح بأن كل موضعية فائقة منفصلة في الواقعseparation in reality وتتطور إلى كون جديد (Everett، 1957) . حيث لا يوجد انهيار ، ولكن تتطلب لانهائية للوقائع (والعقول الواعية).

-ثالثاً: تفسير ديفيد بوم David Bohm (Bohm & Hiley ، 1993) يتجنب الاختزال/الانهيار بافتراض طبقة أخرى للواقع . والمادة توجد كأجسام موجهة بواسطة أمواج احتمالية معقدة/مركبة.

-رابعاً: بيّن هنري ستاب Henry Stapp في العام 1993 بأن الكون عبارة عن دالة موجة كمومية مفردة. والاختزال يقع ضمن الدماغ ويكون بمثابة لحظة وعي (وهو قريب في ذلك من “فُرص الخبرة occasion of experience” لِ وايتهيد Whitehead ، 1929، 1933 ). والانهيار/الاختزال هو الوعي ، لكن التمييز بين دالة الموجة الكونية وتلك التي في الدماغ غير واضح.

-خامساً: في نظرية اللاتماسك non coherent theroy (Zurek، 2003) فإن أي تآثر/تفاعل (فقدان العزل) للموضعية الفائقة الكمومية مع نظام كلاسيكي (عبر الحرارة، التفاعل المباشر ، أو تبادل المعلومات) يتآكل erodes فيها النظام الكمومي. لكن (1) مصير الموضعية الفائقة المعزولة لم يعالج  addressed . (2) ليس ثمة نظام كمومي معزول تماماً ، (3) اللاتماسك لا يمزق disrupt الموضعية الفائقة تماماً، لكنه دفين في الضجيج noise ، (4) بعض العمليات الكمومية تعززها الحرارة و/أو الضجيج .

-سادساً: تفسير عتبة الموضوع An objective threshold لاختزال الحالة الكمومية (OR) وجوده يؤدي إلى عدد من الجسيمات ذات الموضعية الفائقة GRW theory-Ghirardi et al.، 1986) ،أو إلى عامل ذو علاقة بالثقالة الكمومية، أو خواص خفية لهندسة الزمكان ، كما في اقتراح كاروليهازي Karolyhazy et al. 1986;  وَ بنروز Penrose (1989، 1996) . إن اختزال الموضوع  المنظم objective reduction لِ بنروز يتضمن أيضاً الوعي ، إن كل اختزال للموضوع يترافق مع لحظة للخبرة الواعية.

إن اختزال متجهة الحالة الكمومية  أساسي للحسابات الكمومية التي تتضمن الموضعية الفائقة لحالات المعلومة في كل من 1 وَ 0 (البتات الكمومية أو الكيوبتات) . والكيوبتات ذات الموضعية الفائقة تشتبك ويتم حسابها (بواسطة معادلة شرودنجر) حتى بالانهيار/الاختزال collapse/reduction لكل كيوبايت للقيم الكلاسيكية (البتات) تحدث وكأنها الحل solution . في الحواسيب الكمومية التقنية، يحدث الاختزال بواسطة الرصد/الملاحظة measurement/observation لتنتج مركب من الفوضى. الموضعية الفائقة وَ الاشتباك وَ الاختزال هي أيضاً أساسية للتشفير الكمومي quantum cryptography وتقنيات النقل البعدي الكمومي ((quantum teleportation (Bennet&Wiesner، 1992; Bouwmeester et al.، 1997; Macikic et al.، 2002) . إن اللامحلية تدل على الاشتباك، فمثلاً، تلك الجسيمات الكمومية المتتامة complementarty (الالكترونات في زوج سبين أعلى و سبين أسفل) تبقى بعض الشيء مرتبطة حتى عندما تكون منفصلة حيزياً (مكانياً) spatially (أو مؤقتاً)،  كل عضو زوجي يتأثر أنياً بتشويش من رفيقه المنفصل عنه. لقد عارض أينشتاين الاشتباك مبدئياً بشدة، فسوف يظهر بأنه يتطلب إشارة أسرع من الضوء، وكذا النسبية الخاصة، بعبارته الشهيرة (فعل الشبح عن بعد) وقد وصفت التجربة الفكرية (أينشتاين وَ بودولسكي وَ روزين EPR- (Einstein et al.، 1935) بأن كل عضو من الزوج المشتبك لإلكترونات ذات موضعية فائقة (زوج EPR) سوف يُرسل في اتجاهات مختلفة كل ما تبقى في الموضعية الفائقة و المشتبكة. وعندما يتم رصد الكترون واحد واتجاهه يقال بأنه تم ملاحظة سبين أعلى، مشتبكاً مسافة ميلين ، ووفقاً للتنبؤ prediction ، يختزل تماثلياً correspondingly  بشكل آني لسبين أسفل عند رصده. بقيت هذه المسألة غير محلولة حتى وفاة أينشتاين، لكن منذ 1980 (Aspect، 1982 Tittel، 1998) أُكد هذا النمط من التجارب مراراً وتكراراً عبر الأسلاك وكابلات الألياف البصرية وعبر أشعة الموجات المكروية في الغلاف الجوي . والغريب كما يبدو، بأن تشابك EPR هو مظهر أساسي للميكانيك الكمومي والحقيقة. لكن كيف يمكن تفسيره؟

أقترح كل من بنروز وَ بينيت وَ ويزنر1992)   (Penrose 1989; 2004، cf Bennet&Wiesner بأن الاشتباك الكمومي لا يتوسط الطريق الطبيعي المعتاد ، ذلك أن الاشتباك اللامحلي (المعلومة الكمومية ، أو التشابك الكمومي quanglement كما وصفه بنروز) يتوجب أن يتم التفكير فيه كما لو أنه بإمكانه أن ينتشر أو يتكاثر propagate  في أي اتجاه بالزمن (في الماضي أو المستقبل). وعلى طول هذا الخط أفترض كل من اهارونوف وَفايدمانVaidman  & Aharonov في العام 1990 أيضاً بأن اختزال متجهة الحالة الكمومية يرسل المعلومة الكمومية في كلا الاتجاهين للأمام والخلف في ما يمكن أن ندركه كزمن (مؤقت لامحلي). على أية حال فالموافقة بشكل عام بأن تلك المعلومة الكمومية تذهب بالزمن إلى الوراء لا تستطيع بمفردها الاتصال communicate أو إرسال إشارة مفردة لمعلومة كلاسيكية وهذه هي (السببية a causal). هذا التقييد restriction ذو علاقة بالتخلص من مفارقة السبب الممكن (فمثلاً بعث إشارة في الزمن إلى الوراء حتى يقتل أحدهم الجد فيمتنع بشكل مفارق ولادته هو). وبالفعل تعتبر المعلومة الكمومية التي تذهب إلى الأمام في الزمن بأنها سببية أيضاً، وغير قابلة لاعتبارها معلومة كلاسيكية مفردة. في التشفير الكمومي والنقل البُعدي المعلومة الكمومية العادية يمكنها أن تتأثر أو تترافق مع المعلومة الكلاسيكية فقط، لكن هذا يعزز enhance القابلية السببية للعمليات الكلاسيكية.

أقترح بنروز أن آثار العودة بالزمن إلى الوراء استخدمت في حالات انضمام conjunction القنوات الكلاسيكية حيث يمكن أن تحدث نتائج كلاسيكية بطريقة يتعذر نيلها (كلاسيكياً)، مما يعني لوحده بأن المستقبل موجه، مع تلك اللامحلية المؤقتة وآثار الرجوع بالزمن السببية والتي هي مظاهر أساسية للاشتباك. لقد أُقترح بأنه في EPR، بأن المعلومة الكمومية /التشابك الكمومي من حالة الرصد/اختزال يتحرك الزمن فيها إلى الوراء للزوج الموحد unified pair ، ومن ثم للزوج المتتام المتأثر والمترافق مع حالته عندما تم رصده. تُرى هل يمكن أن يحدث رجوع كمومي بالزمن في الدماغ؟

خاتمة : كيف يمكن لبيولوجيا الدماغ الكمومية إنقاذ وعي الإرادة الحرة ؟

هنالك مشاكل بخصوص الإرادة الحرة الواعية تتضمن : (أولاً) الحاجة لآلية بيولوجية عصبية لتفسير الوعي والقدرة السببية ، (ثانياً) الإدراك الواعي يحدث بشكل متأخر للغاية عن الزمن الحقيقي للاستجابات الواعية ، و(ثالثاً) الحتمية . إن نظرية بنروز هاميروف Orch OR في أي من لحظات الخيار الواعي والخبرة تم تعريفها بواسطة اختزال الحالات الكمومية في الأنيبات داخل العصبونات. إن نظرية Orch OR بإمكانها حل القضايا الإشكالية الثلاث السابقة بواسطة الطرق التالية.

آلية الوعي والقدرة السببية

تعتمد نظرية الاختزال الموضوعي المنظم Orchestrated Objective Reduction على سلسلة من الحسابات الكمومية في الأنيبات خلال أطوار التكامل في أجساد وتغصنات الخلايا العصبية من أجل اضطرام وتكامل عصبونات الدماغ المرتبطة بواسطة الموصلات الفجوية . وينهار  كل حساب كمومي لل Orch OR في لحظة الخبرة الواعية ، وينتقي موضعاً محدداً له من حالات التيبولين التي من ثم سوف تقدح أو لا تقدح الاضطرام المحواري (أي سريان الفولطية الكهربية ضمن محور الخلية العصبية) ، وهذا الأخير ينتج عنه السلوك السببي. إن نظرية الاختزال الموضوعي المنظم Orch OR يمكنها  من حيث المبدأ احتساب القدرة السببية للوعي.

هل يأتي الوعي متأخراً؟

تظهر الفعالية الكهربية للدماغ مترافقة مع الإدراك الواعي للمنبه الذي بمقدوره الحدوث بعد أن نكون قد استجبنا له بصورة واعية على ما يبدو. ووفقاً لذلك يعتبر الوعي وهماً وفوق ظاهراتي (Dennet، 1991; Wegner، 2002). على أية حال فالدليل على الآثار الرجعية للزمن في الدماغ ((Libet et al.، 1983; Bem، 2012; Ma et al.، 2012، وفي الفيزياء الكمومية  (مثلاً في تفسير التشابك، Penrose،1989، 2004; Aharanov&Vaidman، 1990; Bennet&Wiesner، 1992 ) تقترح بأن اختزال الحالة الكمومية تلك في الاختزال الموضوعي المنظم Orch OR  بمقدوره أن يرسل المعلومة الكمومية إلى الماضي في الزمن (ما ندركه كماضي) ، على غرار المئات من الميلي ثواني. هذا يسمح للوعي بتنظيم اضطرام المحاوير والفعل السببي الزمن الواقعي، وعندما يكون الخيار الواعي is felt to occur قد تم الاحساس به (وحقيقة قد حدث) ، لذا من الضروري إنقاذ الوعي من أن يكون وهماً فوق ظاهراتي .

الحتمية

هل الكون منفتح unfolding (في هذه الحالة تكون الإرادة الحرة ممكنة)، أو أنه موجود ك (كون مقيد/مغلق block universe ) مع حدود عالم محتوم predetermined ، حيث أفعالنا محتومة بواسطة العمليات الخوارزمية ؟ في الاختزال الموضوعي المنظم Orch OR، ينفتح الوعي عبر الكون. فانتقاء الحالات وفقاً لِ بنروز يتأثر بواسطة عامل لاحسوب non-computable، والتحيز bias المؤدي إلى مقياس دقيق لبنية هندسة الزمكان. وطبقاً لِ Orch OR، فخيارات الوعي ليست خوارزمية كلياً.

أخيراً فإن هاميروف وبنروز يعتقدان بأن الاختزال الموضوعي المنظم Orchestrated Obejective Reduction هي نظرية كمومية بيولوجية للدماغ قابلة للاختبار بواسطة الفيزياء والعلوم العصبية، وقادرة على تفسير الإرادة الحرة الواعية.

 **** 

المصادر

How quantum brain biology can rescue conscious free will-

في مجلة in neuroscience fronties integrative على الإنترنت بتاريخ 12 تشرين الأول/أوكتوبر 2012 ،و على الموقع http://frontiersin0org/Integrative%20 neuroscience .

:Plausibility of Quantum Coherent States in Biological Systems- http://www.arxiv.org

-M.Schwartz.Jeffrey&P.Stapp،Henry&Beauregard،mario،Quantum physics in Neuroscience and Psychology: A Neurophysical model of mind-brain Interaction،at http// www-physics.lbl.gov/~stapp/PTB6.pdf،archived at http://www.newdualism.org/

– بنروز، روجر، بالتعاون مع أبنر شيموني و نانسي كارترايت و ستيفن هوكنج – تحرير: مالكوم لونجير، فيزياء العقل البشري والعالم من منظورين، ترجمة: عنان علي الشهاوي، مراجعة : إيمان عبد الغني عبد الصمد، منشورات كلمة عربية للترجمة و النشر، الإمارات العربية المتحدة، أبو ظبي،ط1، 2009.                               

قد يعجبك ايضا مشاركات هذا المؤلف

أضف تعليق