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ペンローズの量子脳理論(0)
0   関東の国王      2020年2月13日 木 12:41
1イントロダクション
http://x0000.net/topic.aspx?id=3703-0
2時間と空間:量子力学と、アインシュタインの重力理論
http://x0000.net/topic.aspx?id=3704-0
3曲がった時空間の重ね合わせと客観的収縮(「OR」)
http://x0000.net/topic.aspx?id=3705-0
4マイクロチューブル
http://x0000.net/topic.aspx?id=3706-0
5「Orch OR」による意識のモデルの要約
http://x0000.net/topic.aspx?id=3707-0
6結論:線虫であるということはどんな感じがするか?
http://x0000.net/topic.aspx?id=3708-0

「意識は、マイクロチューブルにおける波動関数の収縮としておこる」

ロジャー・ペンローズ
スチュアート・ハメロフ

要約:「意識とは何だろうか?」

哲学者の中には、「クオリア」、すなわち、「意識」を構成する経験のメディアが、現実の基本的な構成要素となっていると主張する人もいる。たとえば、ホワイトヘッドは、宇宙は、「経験の機会」(occasions experience)の集合であると述べた。このような世界観は事実なのだろうか?
その可能性を科学的に追求するためには、物理的現実自体の性質を再検討する必要がある。たとえば、アインシュタインの一般相対性理論によって記述される4次元時空の物理学と、量子力学との関係を再検討しなければならないだろう。
このような検討の結果、私たちは、「客観的な波動関数の収縮」(objective reduction)という新しい物理学に到達する。以下では、このプロセスを、簡略化して「OR」という記号で書くことにする。
「OR」は量子重力理論と関係している。また、「OR」は、量子力学と古典力学の間の境界で起こる基本的なプロセスを記述する。「OR」のスキームの下では、量子力学における波動関数の収縮は次のようにして起こる。
すなわち、量子力学の重ね合わせの状態は、ある「客観的な」基準(量子重力理論に関係したあるしきい値)に到達することによって、自ら収縮を起こす。脳のように、ある基準を満たす形で組織されたシステムでは、「OR」の際に「意識」が生ずると考えられる。私たちは、「OR」は、意識の本質的な属性の一つである「計算不可能性」(non-computability)を導入すると考える。時間的に言えば、「OR」は、瞬間的に起こる。それは、時空構造の自己組織化のプロセスの一つのクライマックスである。哲学との関連で言えば、「OR」は、ホワイトヘッドの言うような「経験の機会」を支えるプロセスの候補でもある。
では、「OR」のプロセスは、脳の中で、ニューロンの活動と関連して、どのような形で起こりうるのだろうか?また、「OR」は、「意識」のさまざまな特徴とどのように関係しているのだろうか?この論文で、私たちは、脳のニューロンの中にある「マイクロチューブル」(microtubules)において、意識を支えるのに要求されるような性質を持った「OR」のプロセスが起こっていると提案する。
マイクロチューブルは、「チューブリン」(tubulin)と呼ばれる蛋白質サブユニットから構成されている。私たちのモデルでは、量子力学的な重ね合わせ状態が、チューブリンの中で出現し、そのままコヒーレントな状態(波動関数の位相がそろった状態)に保たれる。そして、ある質量―時間―エネルギーのしきい値(このしきい値は、量子重力理論で与えられる)に達するまで、他のチューブリンの波動関数を次々と巻き込んでいく。
こうしたプロセスの結果システムがしきい値に到達したときに、瞬間的に、波動関数の自己収縮、すなわち「OR」が起こるのである。私たちは、波動関数の収縮が起こる前のコヒーレント重ね合わせの状態(すなわち、量子力学的な計算が行われている状態)を、「前意識的プロセス」と見なし、瞬間的に起こる(そして、非計算論的な)波動関数の収縮を、「一つの離散的な意識的イベント」と見なす。このような「OR」が次々と起こることによって、「意識の流れ」(stream of consciousness)が生ずるのである。
マイクロチューブルと相互作用する蛋白質(Microtubule-associated proteins, MAPs)は、このようなコヒーレントに重ね合わせられた量子力学的状態の振動をチューニングすると考えられる。こうして、マイクロチューブルで起こる「OR」は、自己組織化それ、全体としてオーケストラのように調整がされたものになる。以下では、マイクロチューブルで起こるこのような「OR」を、一般の「OR」と区別するために、「Orch OR」(Orchestrated OR=組織化された「OR」)と書くことにする。それぞれの「Orch OR」イベントは、それ自体は古典的な信号伝達手段を用いて、マイクロチューブルのサブユニットがシナプス、およびより一般のニューロンの機能を制御するときに、非計算論的な「選択」を行っている。
波動関数の自己収縮の量子重力理論におけるしきい値は、どのような形で意識と関係してくるのだろうか?私たちは、この問題は、マクロに重ね合わせられた量子力学的状態が、それぞれのシステムに固有な時間―空間の幾何学構造を持っていることと関連していると考える。これらの幾何学構造は、波動関数と同様に「重ね合わせ」られているのだが、一方では「分離」されてもいる。この「分離」が十分に大きくなると、時間―空間の幾何学的構造の重ね合わせは無視できないくらい不安定なものになり、やがて単一の状態へと収縮するのである。量子重力は、このような不安定性を特徴づけるスケールを決定している。さらに、このような収縮の際に実際にどの状態が選ばれるかという選択のプロセスは、非計算論的であると考えられる。こうして、それぞれの「Orch OR」イベントは、時間―空間の幾何学が自己選択していく過程であり、マイクロチューブルや他の生体分子を通して、脳の中のプロセスに関していくのである。
私たちは、意識的な経験は、時空構造の背後にある物理学そのものと、深く関係していると考える。そして、マイクロチューブルにおける「Orch OR」イベントは、意識をめぐる困難な問題に対して、全く新しい、そして非常にユニークで有望な視点を与えてくれると考えるのである。
1   関東の国王      2020年7月17日 金 14:33
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ヒント: 国王の混血のやり方
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