Thí nghiệm về não cho thấy ý thức dựa trên vướng víu lượng tử

Bình luận Văn Thiện • 14:29, 24/11/22

Giúp NTDVN sửa lỗi

Siêu máy tính hiện đã có thể đánh bại chúng ta trong môn cờ vua và thực được nhiều phép tính trong mỗi giây hơn bộ não người. Nhưng có những nhiệm vụ khác mà bộ não của chúng ta thường xuyên thực hiện mà máy tính đơn giản là không thể, chẳng hạn như việc diễn giải các sự kiện và tình huống cũng như sử dụng trí tưởng tượng, óc sáng tạo và các kỹ năng giải quyết vấn đề. Bộ não của chúng ta là những chiếc máy tính cực kỳ mạnh mẽ, không chỉ sử dụng các nơ-ron mà cả các kết nối giữa chúng để xử lý và giải thích thông tin.

Và sau đó là ý thức, một dấu hỏi khổng lồ đối với ngành khoa học thần kinh. Điều gì gây ra ý thức? Làm thế nào nó phát sinh từ một khối lộn xộn các tế bào thần kinh và khớp thần kinh? Xét cho cùng, những thứ này có thể vô cùng phức tạp, nhưng chúng ta vẫn chỉ đang nói về một túi chứa các phân tử và xung điện.

Một số nhà khoa học nghi ngờ rằng các quá trình lượng tử, bao gồm cả sự vướng víu, có thể giúp chúng ta giải thích sức mạnh to lớn của bộ não và khả năng tạo ra ý thức của nó. Gần đây, sử dụng một kỹ thuật để kiểm tra lực hấp dẫn lượng tử, các nhà khoa học tại Trinity College Dublin, Ireland, đề xuất rằng sự vướng víu lượng tử có thể đang hoạt động trong não của chúng ta. Nếu kết quả của họ được xác nhận là đúng, thì đây có thể là một bước tiến lớn trong việc hiểu cách thức bộ não của chúng ta, bao gồm cả ý thức, hoạt động.

Các quá trình lượng tử trong não

Một điều thú vị là chúng ta đã từng phát hiện một số dấu hiệu cho thấy các cơ chế lượng tử đang hoạt động trong bộ não. Một số cơ chế này có thể giúp não xử lý thế giới xung quanh thông qua đầu vào cảm giác. Ngoài ra trong não còn chứa một số đồng vị nhất định có spin khác nhau tương ứng với cách cơ thể và não phản ứng. Chẳng hạn, xenon có spin hạt nhân bằng 1/2 có thể có đặc tính gây mê, trong khi xenon không có spin thì không; các đồng vị của liti với giá trị spin khác nhau sẽ thay đổi quá trình phát triển và khả năng nuôi dạy con cái ở chuột.

Bất chấp những phát hiện hấp dẫn nói trên, bộ não phần lớn vẫn được coi là một hệ cổ điển.

Nếu các quá trình lượng tử đang hoạt động trong não, sẽ rất khó để quan sát cách chúng hoạt động và những gì chúng làm. Thật vậy, việc không biết chính xác những gì chúng ta đang tìm kiếm khiến cho quá trình lượng tử trở nên rất khó nhận ra.

Christian Kerskens, một nhà nghiên cứu khoa học thần kinh tại Trinity và là một trong những tác giả của bài báo, nói với Big Think: “Nếu bộ não sử dụng tính toán lượng tử, thì những toán tử lượng tử đó có thể khác với những toán tử đã biết đến từ các hệ thống nguyên tử”.

Vậy làm thế nào để đo lường một hệ thống lượng tử chưa biết, đặc biệt là khi chúng ta cũng không có bất kỳ thiết bị nào để đo lường các tương tác bí ẩn, chưa biết đó?

Bài học từ lực hấp dẫn lượng tử

Lực hấp dẫn lượng tử là một ví dụ khác trong vật lý lượng tử mà chúng ta vẫn chưa biết mình đang giải quyết vấn đề gì.

Có hai lĩnh vực chính của vật lý. Một là vật lý về thế giới vi mô nhỏ bé - các nguyên tử và photon, hạt và sóng tương tác và hành xử rất khác với thế giới chúng ta thấy xung quanh. Hai là lĩnh vực về hấp dẫn, thứ chi phối chuyển động của các hành tinh và các vì sao và giữ cho con người chúng ta bị mắc kẹt trên Trái đất. Hấp dẫn lượng tử xuất hiện để thống nhất các lĩnh vực này thành một lý thuyết tổng quát giúp các nhà khoa học hiểu được các lực cơ bản chi phối vũ trụ của chúng ta.

Vì lực hấp dẫn lượng tử và các quá trình lượng tử trong não đều là những ẩn đố lớn, nên các nhà nghiên cứu tại Trinity đã quyết định sử dụng cùng một phương pháp mà các nhà khoa học khác đang sử dụng để cố gắng hiểu lực hấp dẫn lượng tử.

Lấy vướng víu lượng tử làm trung tâm

Sử dụng máy chụp cộng hưởng từ (MRI) có thể cảm nhận được sự vướng víu, các nhà khoa học đã xem xét liệu các spin proton trong não có thể tương tác và trở nên vướng víu thông qua một trung gian chưa biết hay không. Tương tự như nghiên cứu về lực hấp dẫn lượng tử, mục tiêu của nghiên cứu này cũng là tìm hiểu một hệ thống chưa biết.

Kerskens giải thích: “Hệ thống chưa biết có thể tương tác với các hệ thống đã biết như các spin proton [trong não bộ]. Nếu hệ chưa biết có thể làm trung gian cho sự vướng víu của hệ đã biết, thì, bài toán đã được chứng minh, cái chưa biết phải là lượng tử”.

Các nhà nghiên cứu đã quét MRI trên 40 bệnh nhân. Sau đó, họ theo dõi những gì đã xảy ra và tương quan của chúng với nhịp tim.

Nhịp tim không chỉ là chuyển động của một cơ quan trong cơ thể chúng ta. Thay vào đó, tim, giống như nhiều bộ phận khác trên cơ thể, tham gia vào quá trình giao tiếp hai chiều với não - cả hai cơ quan đều gửi tín hiệu cho nhau. Chúng ta có thể thấy điều này khi trái tim phản ứng với nhiều hiện tượng khác nhau, chẳng hạn như đau đớn, tập trung và hào hứng. Ngoài ra, nhịp tim có thể liên quan đến trí nhớ ngắn hạn và lão hóa.

Khi tim đập, nó tạo ra một tín hiệu gọi là điện thế nhịp tim, hay HEP. Với mỗi đỉnh của HEP, các nhà nghiên cứu nhận thấy tín hiệu cộng hưởng từ hạt nhân tăng vọt, tương ứng với sự tương tác giữa các spin proton. Tín hiệu này có thể là kết quả của sự vướng víu và việc phát hiện ra nó cho thấy có thể thực sự có một trung gian phi cổ điển.

Kerskens giải thích: “HEP là một sự kiện điện sinh lý, giống như sóng alpha hoặc beta. HEP gắn liền với ý thức vì nó phụ thuộc vào nhận thức”. Tương tự như vậy, tín hiệu cho thấy sự vướng víu chỉ xuất hiện trong quá trình nhận thức có ý thức, điều này được minh họa bởi hai đối tượng ngủ thiếp đi trong quá trình chụp cộng hưởng từ. Khi họ làm vậy, tín hiệu này mờ dần và biến mất.

Việc nhìn thấy sự vướng víu trong não có thể cho thấy rằng cơ quan này không phải là một hệ cổ điển như người ta vẫn nghĩ trước đây, mà là một hệ thống lượng tử mạnh mẽ. Nếu kết quả có thể được xác nhận, chúng có thể cung cấp một số dấu hiệu cho thấy bộ não sử dụng các quá trình lượng tử. Điều này có thể bắt đầu làm sáng tỏ cách bộ não của chúng ta thực hiện các tính toán mạnh mẽ mà nó thực hiện và cách nó điều khiển ý thức.

Văn Thiện

Theo Big Think

Bạn bình luận gì về tin này?

Khoa học Nhân thể


BÀI CHỌN LỌC

Thí nghiệm về não cho thấy ý thức dựa trên vướng víu lượng tử