Beynimizin açıklayamadığımız tuhaflıkları var. Anılardan bilgi işleme yeteneklerine; bilinçten duygu ve düşünce süreçlerine kadar beynimizin tuhaflıkları garip kuantum etkileri ile açıklanabilir mi?

Fizikçiler genellikle "kuantum" ile "bilinç" kelimelerinin bir arada kullanılmasından hoşlanmıyorlar. Daha bilincin ne olduğuna bile açıklama getiremezken, bir ucu mistisizme doğru kayan bir olguyu kontrol etmek çok da kolay görünmüyor. Öte yandan günümüzde kuantum, gerçek kimliğinin ve felsefesinin dışında farklı amaçlarla da kullanılan bir alan.

Bununla birlikte "kuantum ve bilinç" kavramlarının çok daha önceleri Kuantum Kuramı'nın "gözlemci etkisi" içinde bir arada kullanıldığını biliyoruz.

Neydi gözlemci etkisi; hatırlayalım. 

Gözlemci etkisi

Gözlemci etkisi, kuantum dünyasının en kafa karıştırıcı gizemlerinden biri ve oldukça sıra dışı bir olgu.

Bilim insanları gözlemci etkisi ile ilk kez çift yarık deneyinde karşılaştılar.

Hatırlarsanız, Thomas Young 1800'lerin başında ışık ışınlarını iki minik yarıktan geçirmiş ve ekranda ışığın dalga yapısını gösteren izler oluşması ile ışığın dalga karakterini kanıtlamıştı. Oysa ondan 200 yıl önce Newton ışığın tanecik yapılı olduğu tezini ileri sürüyordu.

Hangisi haklıydı?

Thomas Young'ın deneyinden 100 yıl sonra, 1900'lü yılların başında önce Planck, ardından Einstein ışığın parçacık karakterinin de olduğunu kanıtladılar. Planck bu enerji paketçiklerine "quanta" derken, Einstein "foton" dedi.

Yani ışık hem parçacık hem de dalga yapısındaydı; hem Newton hem Young her ikisi de haklıydılar.

Daha sonra görüldü ki yalnızca ışık değil, atomaltı parçacıklar da ışık gibi hem dalga hem de parçacık davranışı sergiliyorlar.

Ancak tuhaflıklar bununla da sınırlı değildi.

Bu kez yarıklardan tek bir kuantum parçacığı (örneğin elektron) gönderildiğinde ve yol boyu başka etkileşime gireceği bir parçacık olmamasına karşın ekranda yine dalga desenleri görüldü. Bu sonuç, parçacığın dalga yapısı ile her iki yarıktan eşzamanlı olarak geçtiğini ve kendi kendisiyle etkileştiği anlamına gelmekteydi. Bu durum, yani her iki yarıktan aynı anda geçme durumu, "süperpozisyon" olarak yorumlandı. Yani, parçacık yol boyu tüm olasılıkları barındırıyordu.

Ama daha da tuhafı vardı: Eğer yarıklardan birinin içerisine veya arkasına bir detektör yerleştirip parçacığın o yarıktan geçip geçmediği gözlendiğinde, bu etkileşim yok oluyor ve parçacık dalga karakterini terkedip parçacık karakterine bürünüyordu. Yani parçacığı izlemek ya da ölçmek onun davranışını etkilemekteydi.

Parçacığın davranış değiştiriyor oluşu onun bir seçme iradesi olduğu anlamına mı geliyordu?

Özgür irade

Bu "gözlemci etkisi" ilk gözlendiğinde kuantum dünyasında şok etkisi yarattı. Nasıl olur da bir elektron gözlendiğini anlar ve bunun sonucunda davranışını değiştirir?

Eğer parçacıkların davranışı, ona bakıp bakmadığımıza veya nasıl baktığımıza göre değişiyorsa, bu durum bilincin kuantum teorisinde bir karşılığı olduğu anlamına mı geliyordu?

Kuantum öncüleri, bu durumu "Gerçeklik biz ona baktığımızda vardır" diye özetlediler.

Ancak hemen itirazlar başladı, karşı çıkanlardan birisi de Einstein idi ve ona göre: "Ay sadece ona baktığımızda var olmuyordu, o zaten vardı."

Çok daha sonra, 1970’li yıllarda, Amerikalı fizikçi John Wheeler farklı teknikler geliştirerek yaptığı çalışmalarda vardığı sonucu "Sanki doğa sadece ona baktığımızı değil, bakmayı planladığımızı da biliyormuş gibi davranıyor" diye özetliyordu.

O zaman süperpozisyon, kuantum dolanıklık ve kuantum tünelleme gibi kuantum dünyasına özgü kuralların beynimizin çalışmasında karşılık bulması imkansız değildi.

Nitekim günümüzde bazı bilim insanları, bilincin kuantum fiziği etkilerinden doğuyor olabileceğini ileri sürüyorlar.

Kuantum parçacıklarının aynı anda farklı yerlerde olabilmesi gibi, bir insan beyninin de farklı düşünceleri aynı anda bir arada barındırıyor olması kuantum fiziğinin bir sonucu olamaz mıydı?

Beyin ve kuantum

1987 yılında Arizona Üniversitesi öğretim üyesi Stuart Hameroff, özellikle süperpozisyon ilkesi ve kuantum dolanıklık gibi kuantum etkilerinin zihinsel süreçler üzerinde rolü olabileceğini öne sürdü. İnsan beyninin bazı tuhaf düşünsel yetenekleri, özellikle bilgi işleme ve bilgi depolama yetisi kuantum dolanıklık ile açıklanabilirdi.

Stuart Hameroff, Amerikalı bir anestezi profesörü, yani fizikçi değil. Bilinç ve beynin bilgi işlemesi üzerine çalışmalar yapıyor ve beynin bu aktivitelerinin nöral mikrotübüllerin kuantum durumlarından kaynaklanabileceğini öne sürüyor. Bunlar bilgisayar içindeki bilgi işlem yapan elemanlar gibi.

Mikrotübüller hücre iskeletini oluşturan protein yapıda, uzun, içi boş silindirik yapılar. Bunlar reseptörleri tutarlar veya serbest bırakırlar. Reseptör dediğimiz şey ise elektriksel sinyallerini hücre içine veya dışına taşıyan bir protein, bir molekül.

Öngörünün özü, nöronların destek yapısını oluşturan mikrotübüllerin "süperpozisyon" durumunda olmaları, onların her birinin klasik bilgi yani "bit" karşılığı birer "kübit" gibi davranmakta olmalarından kaynaklanıyor. Bir kuantum-bit yani bir kübit, klasik karşılığından çok daha fazla bilgi depolayabiliyor.

Sonuçta beyin atomlardan oluşur ve atomlar da atomaltı parçacıklardan; ve tümü kuantum fiziğinin yasalarına göre hareket ediyorlar.

Kuantum parçacıklarının bu garip özelliklerinin insan bilişinin kafa karıştıran yönlerini açıklayıp açıklayamayacağının yanıtını ise zaman verecek! 

Kaynakça

• Hameroff, Stuart (1987), Ultimate Computing
• NewScientist - Is quantum physics behind your brain's ability to think?