El entrelazamiento cuántico y sus implicaciones para la ciencia moderna [cerrado]

Es un error común pensar que la ciencia debe llevarse a cabo utilizando el modelo más general disponible. Todavía puede usar las definiciones newtonianas de la gravedad para explicar por qué las pelotas ruedan cuesta abajo y no cuesta arriba, aunque la física newtoniana ha sido reemplazada firmemente por la relatividad. Todo lo que tiene que hacer para llegar a una conclusión científica válida es demostrar que sus suposiciones son razonables para el estudio. En el caso de la neurociencia, generalmente se acepta que la mecánica clásica macroscópica es un modelo suficiente para construir.

Una de las principales razones por las que las ciencias pueden salirse con la suya es que cada una de sus conclusiones tiene cierta confianza estadística. Cuando anunciaron "encontramos el bosón de Higgs", lo que realmente dijeron fue "Los mejores modelos que carecen de un bosón de Higgs solo podrían producir los datos que hemos observado el 0,000001% del tiempo". Si bien no escucha esta información adicional en la mayoría de los foros públicos, los artículos de revistas reales que describen el descubrimiento del bosón de Higgs son muy cuidadosos para definir su confianza en el resultado.

La probabilidad de que el enredo tenga un efecto sobre un sistema macroscópico es astronómicamente pequeña. Para los sistemas "macroscópicos", esas probabilidades se describen típicamente como una probabilidad de ocurrencia de 10^-x, donde x está fácilmente en los dos dígitos altos y sube rápidamente a 3 y 4 dígitos. De hecho, la definición de "macroscópico" es a menudo "el punto en el que puedes ignorar los efectos cuánticos". La física de partículas a menudo exige resultados de 6 sigma, lo que significa un 99,9999 % de confianza en el resultado, una posibilidad entre un millón de que ocurra debido a una tonta suerte estadística. La investigación médica, como la neurociencia, suele ser más indulgente y requiere una confianza aún más débil. Agregar un 0,000000000000000001 % de probabilidad de que un comportamiento de enredo sea la causa real queda eclipsado por las probabilidades estadísticas ya presentes en la medición. Y sucedió que elegí solo 10 ^ -18 para esa probabilidad arbitraria anterior. En escenarios reales, la probabilidad es aún menor y, por lo tanto, aún más empequeñecida por la incertidumbre estadística de las mediciones.

hay _científicos que están explorando la posibilidad de que los resultados observados en la neurociencia se deban a efectos cuánticos, en particular los que estudian la conciencia. Sin embargo, estos científicos son pocos en número porque se enfrentan a un desafío de enormes proporciones. Nadie tomará sus afirmaciones como una conclusión experimental científica válida sin un experimento. Para realizar un experimento, primero tienen que demostrar que el potencial de los efectos cuánticos para afectar el cerebro de manera significativa es mucho mayor de lo que nadie cree. No pueden tener una probabilidad de 10^-100 de que esté sucediendo. Necesitan demostrar que hay estructuras en las neuronas cuyos comportamientos clave están mal modelados sin la física cuántica. Luego, una vez que identifican tal estructura potencial,

Se está trabajando en esta dirección. Hay algunos microtúbulos en el cerebro que parecen exhibir resonancia a nivel cuántico. Sin embargo, no ha recibido mucha atención porque otros científicos no están convencidos de que estos efectos jueguen un papel lo suficientemente importante en la actividad neurológica como para justificar una mayor exploración. Quienes lo estudian tienen que luchar muy duro para encontrar financiación para continuar con su trabajo. Si esto es una parodia o una parte natural de la realidad de la ciencia es una cuestión de opinión. En cualquier caso, sin un vínculo claro con el ámbito cuántico, las variaciones estadísticas de los comportamientos cuánticos son simplemente insuficientes para cuestionar el cuerpo de trabajo existente basado en resultados clásicos.

Daré una respuesta general sobre la relación entre QM y la conciencia, e ignoraré por ahora el uso ambiguo del OP de los términos no dualidad y no localidad.

De hecho, la Mecánica Cuántica (QM) originalmente planteó un serio desafío tanto para el estudio de la conciencia (y por extensión de la neurociencia) por un lado, como para la epistemología por el otro lado (la teoría del conocimiento). Este desafío no proviene directamente del enredo, del problema de la medición .

Por lo general, la conexión entre QM y la conciencia no se analiza desde el punto de vista del entrelazamiento per se. Sin embargo, el entrelazamiento es una consecuencia de las superposiciones y mediciones cuánticas y, por lo tanto, está relacionado con la pregunta, a través de su conexión con el problema de la medición en general. Hay algunas excepciones, consulte el artículo de Nature mencionado al final de la respuesta.

El desafío era el siguiente: QM parece indicar que la naturaleza sigue dos conjuntos diferentes de reglas, dependiendo de si un observador consciente está midiendo directamente el experimento o no. Las superposiciones de estado (dualidad onda/partícula) persistieron solo mientras nadie miraba directamente a los objetos que se estaban estudiando. En el momento en que un observador consciente entró en la imagen, la función de onda colapsó y la partícula perdió su naturaleza "cuántica". Dicho en términos más formales, la evolución de los sistemas cuánticos fue lineal (evolución hamiltoniana) cuando nadie miraba y no lineal cuando intervino el observador.

Esto parecía dar al observador un estatus privilegiado en comparación con otros sistemas físicos. La observación requiere conciencia, y tenía que haber algo especial en la conciencia para que tuviera su propio conjunto de reglas, separadas de todos los demás sistemas físicos. Para muchos, esto era extrañamente similar al dualismo de la Sustancia, o cartesiano, y la declaración anterior de Descartes de que la mente tenía propiedades que eran radicalmente diferentes de las de las sustancias físicas. Descartes concluyó que la mente tenía que ser un tipo separado de sustancia, de ahí el término dualismo (sustancia de la materia frente a la sustancia de la mente).

QM parecía confirmar este concepto general de una diferencia fundamental entre la mente y la materia (incluso si los detalles eran algo diferentes de la formulación original de DeCartes): los objetos físicos seguían reglas lineales , pero los procesos mentales conducían a un colapso no lineal , por lo que deben ser diferentes tipos de entidades.

La segunda razón por la que QM era de interés para los filósofos de la mente era que ofrecía una salida al dilema del libre albedrío : el éxito de la ciencia moderna y especialmente de la mecánica newtoniana hizo que muchos científicos creyeran que, dado que el mundo estaba gobernado por las leyes de la física , no tenemos libre albedrío, como lo expresó de manera más famosa Laplace . QM fue muy seductor desde este punto de vista, ya que ofreció una salida, donde el universo aún puede ser físico pero deja espacio para el no determinismo y eventualmente el libre albedrío.

Hay varios que discutieron la relación entre QM y la conciencia , pero probablemente el ejemplo más famoso es Roger Penrose, quien junto con Hamerhoff, propuso su modelo Orch-Or , de cómo los efectos cuánticos dentro de las neuronas eran responsables de la conciencia.

Penrose no fue bien recibido: los físicos rechazaron sus afirmaciones con el argumento de que el cerebro estaba demasiado caliente y las neuronas eran demasiado grandes para que funcionaran según los principios cuánticos. Las computadoras cuánticas suelen operar a una escala mucho más pequeña que las neuronas humanas y a temperaturas muy, muy bajas (cerca del cero absoluto). Los filósofos de la mente lo descartaron, porque la moda actual en este momento es el materialismo funcionalista, y Penrose es platónico/dualista. Los informáticos que trabajaban en inteligencia artificial lo odiaban porque creía que la IA fuerte era imposible (aunque sus razones tenían que ver con algo más que QM).

Muchos físicos ahora sostienen que el problema de la medición QM ha sido resuelto y que no requiere un observador consciente para tener función de onda, gracias a la teoría de la decoherencia , que establece que es la interacción con el entorno y el aparato de medición, no el observador, lo que causa el colapso. Si esto es cierto, entonces no hay relación entre QM, la conciencia y la neurociencia, salvo quizás indirectamente a través del problema del libre albedrío. Sin embargo, esta opinión no es aceptada por todos.

De hecho, un artículo reciente en Nature proporciona un vínculo directo entre el entrelazamiento de las teorías de la mente y la conciencia. En él, los autores argumentan que los resultados de QM desafían no solo la localidad, sino también el realismo. El realismo es la posición de que la realidad tiene una existencia independiente del observador, en oposición al idealismo, que establece que lo mental es el nivel más fundamental de la realidad. Los autores no usan la palabra idealismo, pero se acercan bastante. Para citar a los autores:

La mayoría de los científicos en activo se aferran al concepto de "realismo", un punto de vista según el cual existe una realidad externa independiente de la observación. Pero la física cuántica ha hecho añicos algunas de nuestras creencias fundamentales. De acuerdo con el teorema de Bell, cualquier teoría que se base en la suposición conjunta de realismo y localidad (lo que significa que los eventos locales no pueden verse afectados por acciones en regiones separadas como el espacio) está en desacuerdo con ciertas predicciones cuánticas. Los experimentos con pares de partículas entrelazadas han confirmado ampliamente estas predicciones cuánticas, lo que hace que las teorías locales realistas sean insostenibles. [...] Nuestro resultado sugiere que renunciar al concepto de localidad no es suficiente para ser consistente con los experimentos cuánticos, a menos que ciertas características intuitivas Se abandona el realismo.

(¿Puedes oír a Berkeley y Kant riéndose desde el más allá?)

Es desafortunado que el estudio de la relación entre la conciencia y la QM haya tenido una mala reputación debido a personas como Deepak Chopra y sus tonterías pseudocientíficas , por lo que incluso los físicos establecidos como Penrose son descartados cuando mencionan la conexión.

Este es un artículo interesante sobre por qué todavía podría tener algún valor estudiar QM y la mente.

El entrelazamiento cuántico es el hecho de que, en determinadas circunstancias, los objetos microfísicos (p. ej., fotones, electrones) que se originan en una fuente común no pueden tratarse como partículas separadas.

En cambio, todas las partículas de la fuente mantienen sus propiedades del sistema durante un tiempo determinado. Por lo tanto, la interacción con una partícula afecta inmediatamente al sistema y, por lo tanto, a todas las demás partículas del sistema (no localidad).

En general, los efectos necesitan una preparación cuidadosa de la situación experimental.

El entrelazamiento cuántico es un campo activo de investigación. Por lo tanto, no todas las preguntas han encontrado ya su respuesta. En particular, aún debe investigarse cuán ubicuo es el efecto, ¿está restringido al nivel cuántico, etc.?

No conozco un experimento que demuestre que el entrelazamiento cuántico es relevante para la neurociencia.

Al trazar una vaga analogía: la relación de incertidumbre de la mecánica cuántica no mostró ninguna relevancia para la neurociencia. Porque los ensamblajes neuronales en cuestión actúan a una escala mucho mayor que la escala de la microfísica. Posiblemente lo mismo se aplica al entrelazamiento cuántico.

Aparte, el entrelazamiento cuántico generalmente se denomina no local . ¿ También encontró el encabezado no dualista ? Porque los términos dualista y no dualista tienen un significado diferente en un contexto filosófico.