Основная статья: Организованная объективная редукция

Физик -теоретик Роджер Пенроуз и анестезиолог Стюарт Хамерофф совместно создали теорию, известную как Организованная объективная редукция (Orch-OR). Пенроуз и Хамерофф первоначально разрабатывали свои идеи отдельно, а позже сотрудничали в создании Orch-OR в начале 1990-х годов. Они пересмотрели и обновили свою теорию в 2013 ^{году. ]}

Аргумент Пенроуза вытекал из теоремы Геделя о неполноте. В своей первой книге о сознании " Новый разум императора " (1989) ^[15] он утверждал, что, хотя формальная система не может доказать свою собственную непротиворечивость, недоказуемые результаты Геделя доказуемы человеческими математиками.Пенроуз понял это так, что человеческие математики не являются формальными системами доказательств и не работают с вычислимым алгоритмом. Согласно Бринсджорду и Сяо, эта линия рассуждений основана на ошибочной двусмысленности смысла вычислений. ^[17] В той же книге Пенроуз писал: "Можно предположить, однако, что где-то глубоко в мозге находятся клетки с единственной квантовой чувствительностью. Если это окажется так, то квантовая механика будут принимать активное участие в деятельности мозга". ^{[15] :п. 400}

Пенроуз определил, что коллапс волновой функции является единственно возможной физической основой для невычислимого процесса. Недовольный ее случайностью, он предложил новую форму коллапса волновой функции, которая происходит изолированно, и назвал ее объективной редукцией. Он предположил, что каждая квантовая суперпозиция имеет свою собственную кривизну пространства-времени и что, когда они разделяются более чем на одну планковскую длину, они становятся неустойчивыми и коллапсируют.Пенроуз предположил, что объективная редукция представляет собой не случайность и не алгоритмическую обработку, а невычислимое влияние в пространстве-времени геометрия, из которой происходит математическое понимание и, в более позднем расширении, сознание. ^[18]

Хамерофф выдвинул гипотезу о том, что микротрубочки могут быть подходящими хозяевами для квантового поведения. ^[19] Микротрубочки состоят из димерных субъединиц тубулинового белка. Каждый из димеров имеет гидрофобные карманы на расстоянии 8 нм друг от друга и может содержать делокализованные пи-электроны. Тубулины имеют и другие более мелкие неполярные области, которые содержат пи-богатые электронами индольные кольца, разделенные примерно 2 нм. Хамерофф предположил, что эти электроны находятся достаточно близко, чтобы запутаться. ^{Первоначально} он предположил, что электроны субъединицы тубулина образуют конденсат Бозе-Эйнштейна, но это было дискредитировано. ^[21] Затем он предложил конденсат Фролиха, гипотетическое когерентное колебание дипольных молекул, но это тоже было экспериментально дискредитировано. ^[22]

Орч-ОР сделал множество ложных биологических предсказаний и не является общепринятой моделью физиологии мозга. ^{Другими} словами, существует недостающее звено между физикой и нейробиологией. ^[24] Например, предложенное преобладание решетчатых микротрубочек типа "А", более подходящих для обработки информации, было сфальсифицировано Kikkawa et al., ^{[25] [26]} которые показали, что все микротрубочки in vivo имеют решетку типа "В" и шов. Было также опровергнуто предположение о существовании щелевых соединений между нейронами и глиальными клетками. ^[27] Orch-OR предсказал, что когерентность микротрубочек достигает синапсов через дендритные пластинчатые тела (DLBs), но De Zeeuw et al. доказали, что это невозможно ^[28], показав, что DLBS находятся в микрометрах от щелевых соединений. ^[29]

В 2014 году Хамерофф и Пенроуз утверждали, что открытие квантовых колебаний в микротрубочках Анирбаном Бандьопадхьяем из Национального института материаловедения в Японии в марте 2013 ^{года [30]} подтверждает теорию Orch-OR ^{[14] [31]}

Хотя эти теории сформулированы в научных рамках, их трудно отделить от личных мнений ученых. Мнения часто основаны на интуиции или субъективных представлениях о природе сознания. Например, Пенроуз писал:,

моя собственная точка зрения утверждает, что вы не можете даже имитировать сознательную деятельность. То, что происходит в сознательном мышлении, - это то, что вы вообще не можете правильно имитировать с помощью компьютера.... Если что-то ведет себя так, как будто оно сознательно, вы говорите, что оно сознательно? Люди бесконечно спорят об этом. Некоторые люди сказали бы: "Ну, вы должны принять операционную точку зрения; мы не знаем, что такое сознание. Как вы судите, сознателен человек или нет? Только по тому, как они действуют. Вы применяете тот же критерий к компьютеру или роботу, управляемому компьютером. "Другие люди сказали бы:" Нет, вы не можете сказать, что он чувствует что-то только потому, что он ведет себя так, как будто он что-то чувствует". Робот даже не будет вести себя убедительно, как если бы он был сознательным, если он действительно не был—что я говорю, что это не может быть, если он полностью управляется вычислениями. ^]

Пенроузпродолжает,

A lot of what the brain does you could do on a computer. I'm not saying that all the brain's action is completely different from what you do on a computer. I am claiming that the actions of consciousness are something different. I'm not saying that consciousness is beyond physics, either—although I'm saying that it's beyond the physics we know now.... My claim is that there has to be something in physics that we don't yet understand, which is very important, and which is of a noncomputational character. It's not specific to our brains; it's out there, in the physical world. But it usually plays a totally insignificant role. It would have to be in the bridge between quantum and classical levels of behavior—that is, where quantum measurement comes in. ^[33]

W. Daniel Hillis responded, "Penrose has committed the classical mistake of putting humans at the center of the universe. His argument is essentially that he can't imagine how the mind could be as complicated as it is without having some magic elixir brought in from some new principle of physics, so therefore it must involve that. It's a failure of Penrose's imagination.... It's true that there are unexplainable, uncomputable things, but there's no reason whatsoever to believe that the complex behavior we see in humans is in any way related to uncomputable, unexplainable things." ^[33]

Lawrence Krauss is also blunt in criticizing Penrose's ideas. He has said, "Roger Penrose has given lots of new-age crackpots ammunition by suggesting that at some fundamental scale, quantum mechanics might be relevant for consciousness. When you hear the term 'quantum consciousness,' you should be suspicious.... Many people are dubious that Penrose's suggestions are reasonable, because the brain is not an isolated quantum-mechanical system." ^[2]

Umezawa, Vitiello, Freeman [ edit ]

Hiroomi Umezawa and collaborators proposed a quantum field theory of memory storage. ^{[34] [35]} Giuseppe Vitiello and Walter Freeman proposed a dialog model of the mind. This dialog takes place between the classical and the quantum parts of the brain. ^{[36] [37] [38]} Their quantum field theory models of brain dynamics are fundamentally different from the Penrose-Hameroff theory.

Pribram, Bohm, Kak [ edit ]

Karl Pribram 's holonomic brain theory (quantum holography) invoked quantum mechanics to explain higher order processing by the mind. ^{[39] [40]} He argued that his holonomic model solved the binding problem. ^[41] Pribram collaborated with Bohm in his work on quantum approaches to mind and he provided evidence on how much of the processing in the brain was done in wholes. ^[42] He proposed that ordered water at dendritic membrane surfaces might operate by structuring Bose-Einstein condensation supporting quantum dynamics. ^[43]

Stapp [ edit ]

Henry Stapp proposed that quantum waves are reduced only when they interact with consciousness. He argues from the Orthodox Quantum Mechanics of John von Neumann that the quantum state collapses when the observer selects one among the alternative quantum possibilities as a basis for future action. The collapse, therefore, takes place in the expectation that the observer associated with the state. Stapp's work drew criticism from scientists such as David Bourget and Danko Georgiev. ^[44] Georgiev ^{[45] [46] [47]} criticized Stapp's model in two respects:

• Stapp's mind does not have its own wavefunction or density matrix, but nevertheless can act upon the brain using projection operators. Such usage is not compatible with standard quantum mechanics because one can attach any number of ghostly minds to any point in space that act upon physical quantum systems with any projection operators. Stapp's model therefore negates "the prevailing principles of physics". ^[45]
• Stapp's claim that quantum Zeno effect is robust against environmental decoherence directly contradicts a basic theorem in quantum information theory: that acting with projection operators upon the density matrix of a quantum system can only increase the system's Von Neumann entropy. ^{[45] [46]}

Stapp has responded to both of Georgiev's objections.^{[ specify ] [48] [49]}

David Pearce [ edit ]

British philosopher David Pearce defends what he calls physicalistic idealism ("the non-materialist physicalist claim that reality is fundamentally experiential and that the natural world is exhaustively described by the equations of physics and their solutions"), and has conjectured that unitary conscious minds are physical states of quantum coherence (neuronal superpositions). ^{[50] [51] [52] [53]} This conjecture is, according to Pearce, amenable to falsification, unlike most theories of consciousness, and Pearce has outlined an experimental protocol describing how the hypothesis could be tested using matter-wave interferometry to detect nonclassical interference patterns of neuronal superpositions at the onset of thermal decoherence. ^[54] Pearce admits that his ideas are "highly speculative," "counterintuitive," and "incredible." ^[52]

Yu Feng [ edit ]

In a recent paper Yu Feng argues that panpsychism (or panprotopsychism) is compatible with Everett’s relative-state interpretation of quantum mechanics. ^[55] With the help of quantum Darwinism Feng proposes a hierarchy of co-consciousness relations and claims it may solve the combination problem. Making a comparison with the emergent theory of physical space, ^{[56] [57]} Feng suggests that the phenomenal space may emerge from quantum information by the same mechanism, and argues that quantum mechanics resolves any structural mismatch between the mind and the physical brain.

Criticism[ edit ]

These hypotheses of the quantum mind remain hypothetical speculation, as Penrose and Pearce admit in their discussions. Until they make a prediction that is tested by experiment, the hypotheses aren't based on empirical evidence. According to Krauss, "It is true that quantum mechanics is extremely strange, and on extremely small scales for short times, all sorts of weird things happen. And in fact we can make weird quantum phenomena happen. But what quantum mechanics doesn't change about the universe is, if you want to change things, you still have to do something. You can't change the world by thinking about it." ^[2]