Siêu máy tính có thể đánh bại chúng ta trong môn cờ vua và thực hiện số phép tính trong mỗi giây nhiều hơn bộ não con người. Nhưng có những nhiệm vụ khác mà bộ não của chúng ta thường xuyên thực hiện mà máy tính không thể sánh được - chẳng hạn như việc diễn giải các sự kiện và tình huống, sử dụng trí tưởng tượng, sự sáng tạo và kỹ năng giải quyết vấn đề. Bộ não của chúng ta là những chiếc máy tính cực kỳ mạnh mẽ, không chỉ sử dụng tế bào thần kinh mà còn sử dụng các kết nối giữa chúng để xử lý và giải thích thông tin.
Và ẩn sau đó là ý thức, một dấu chấm hỏi khổng lồ của khoa học thần kinh. Cái gì đã gây ra ý thức? Làm thế nào nó phát sinh từ một khối lộn xộn các tế bào thần kinh và các kết nối giữa chúng? Những điều này có thể cực kỳ phức tạp, nhưng chúng ta vẫn chỉ đang nói về một khối 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 lượng tử, có thể giúp chúng ta giải thích sức mạnh to lớn của bộ não và khả năng tạo ra ý thức. Gần đây, sử dụng một kỹ thuật để kiểm tra lực hấp dẫn lượng tử, các nhà khoa học tại Trinity College Dublin đã đề xuất rằng rằng vướng víu lượng tử có thể đang hoạt động trong não của chúng ta. Nếu kết quả của họ được xác nhận, thì đây có thể là một bước tiến lớn trong việc tìm hiểu cách thức hoạt động của bộ não con người, bao gồm cả ý thức.
Các quá trình lượng tử trong não
Đáng chú ý là chúng ta đã phát hiện thấy một số dấu hiệu của cơ chế lượng tử đang hoạt động trong bộ não. Một số cơ chế này có thể giúp não xử lý thông tin từ thế giới xung quanh thông qua cảm giác đầu vào. Ngoài ra còn có một số đồng vị nhất định trong não của chúng ta, có spin thay đổi cách cơ thể và não chúng ta phản ứng. Ví dụ, xenon có spin hạt nhân bằng 1/2 có thể có tính chất gây mê, trong khi xenon có spin bằng không thì không thể. Và các đồng vị của lithium với các spin khác nhau làm thay đổi khả năng phát triển và nuôi dạy con cái ở chuột.
Bất chấp những phát hiện hấp dẫn kể trên, người ta vẫn giả định rằng bộ não là một hệ thống cổ điển.
Nếu các quá trình lượng tử đang hoạt động trong não, sẽ rất khó để quan sát cách thức hoạt động và chức năng của chúng. Thật vậy, việc không biết chính xác thứ mà chúng ta đang tìm kiếm khiến cho các quá trình lượng tử trở nên rất khó phát hiện. Christian Kerskens, nhà 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 trong các hệ nguyên tử mà chúng ta đã biết”. Vậy làm thế nào người ta có thể đo được một hệ lượng tử chưa biết, đặc biệt là khi chúng ta không có bất kỳ thiết bị nào để đo những tương tác ẩn và chưa được biết đến đó?
Bài học từ hấp dẫn lượng tử
Hấp dẫn lượng tử là một ví dụ khác trong vật lý lượng tử mà chúng ta vẫn chưa biết mình đang đối mặt với cái gì.
Vật lý có hai lĩnh vực chính. Vật lý của thế giới vi mô nhỏ bé, với các nguyên tử và photon, hạt và sóng, tương tác và hành xử rất khác với thế giới mà chúng ta thấy hàng ngày. Tiếp đó là vương quốc của lực hấp dẫn chi phối chuyển động của các hành tinh và ngôi sao, cũng như giữ con người ở trên mặt đất. Hấp dẫn lượng tử xuất hiện như một lý thuyết tổng quát thống nhất hai lĩnh vực này, và nó giúp các nhà khoa học hiểu được các lực cơ bản chi phối vũ trụ của chúng ta.
Vì hấp dẫn lượng tử và các quá trình lượng tử trong não đều là những bí ẩn lớn, nên các nhà nghiên cứu tại Trinity đã quyết định sử dụng cùng một phương pháp tìm hiểu đối với hấp dẫn lượng tử để khám phá các quá trình lượng tử trong não.
Sự vướng víu của não với tim?
Sử dụng hình ảnh chụp cộng hưởng từ (MRI), các nhà khoa học đã xem xét liệu các spin của proton trong não có thể tương tác và bị vướng víu thông qua một chất trung gian chưa xác định hay không. Tương tự như hấp dẫn lượng tử, mục tiêu của nghiên cứu 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 spin proton [trong não]. Nếu hệ thống chưa biết có thể làm trung gian vướng víu cho hệ thống đã biết, thì nó đã được chứng minh rằng hệ thống chưa biết đó phải là lượng tử”.
Các nhà nghiên cứu đã quét MRI cho 40 người tham gia. Sau đó, họ theo dõi điều gì đã xảy ra và sự tương quan của nó với nhịp tim.
Nhịp tim không chỉ là chuyển động của một cơ quan trong cơ thể chúng ta. Đúng hơn, trái tim, giống như nhiều bộ phận khác trên cơ thể, tham gia giao tiếp hai chiều với não - cả hai cơ quan đều gửi tín hiệu cho nhau. Chúng ta thấy điều này khi trái tim phản ứng với các hiện tượng khác nhau như sự đau đớn, sự chú ý và động lực. Ngoài ra, nhịp tim có thể gắn liền với trí nhớ ngắn hạn và quá trình lão hóa.
Khi tim đập, nó tạo ra một tín hiệu gọi là điện thế nhịp tim, hay HEP. Với mỗi đỉnh HEP, các nhà nghiên cứu nhận thấy tín hiệu NMR 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 chứng kiến nó có thể cho thấy 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 sự nhận thức”. Tín hiệu cho thấy sự vướng víu chỉ xuất hiện trong lúc con người thức. Đối với những người ngủ quên trong quá trình chụp MRI, tín hiệu này giảm dần và biến mất.
Việc nhìn thấy sự vướng víu trong não cho thấy bộ não không phải là hệ thống cổ điển như người ta nghĩ trước đây mà là một hệ lượng tử mạnh mẽ. Nếu kết quả này được xác nhận, nó có thể cung cấp một số dấu hiệu cho thấy não sử dụng các quá trình lượng tử.
Theo Bigthink
