Vì sao ý thức bắt nguồn ở cấp độ lượng tử?

Sir Roger Penrose, một trong những nhà khoa học nổi tiếng nhất thế giới, tin rằng điều này là có thật và có thể giải thích cách ông nghĩ rằng nó hoạt động.

Ý thức của con người là một trong những bí ẩn lớn của thời đại chúng ta. Làm thế nào mà bạn biết rằng bạn là bạn? Liệu cảm giác nhận thức về chính mình đến từ tâm trí hay cơ thể của bạn đang tạo ra nó? Điều gì thực sự xảy ra khi bạn bước vào một trạng thái ý thức thay đổi nhờ vào một số chất hóa học hay thảo dược? Động vật có ý thức không? Mặc dù có vẻ như câu hỏi cơ bản về sự tự nhận thức này nên là trọng tâm của nghiên cứu khoa học, nhưng khoa học vẫn chưa có những câu trả lời rõ ràng cho những câu hỏi này.

Một cách tiếp cận ý thức: ý thức là sản phẩm phụ của các tính toán trong não

Một cách để hình dung ý thức là coi nó như một sản phẩm phụ của rất nhiều tính toán đang diễn ra trong não của bạn.

Lý thuyết thông tin tích hợp, do nhà thần kinh học Giulio Tononi thuộc Đại học Wisconsin-Madison tạo ra, cho rằng trải nghiệm ý thức là sự tích hợp của một lượng lớn thông tin đi vào não, và trải nghiệm này không thể giản lược. Não của bạn kết hợp một mạng thông tin phức tạp từ các đầu vào giác quan và nhận thức.

Lý thuyết không gian toàn cầu về ý thức, được phát triển bởi Bernard Baars, một nhà thần kinh học tại Viện Khoa học Thần kinh ở La Jolla, California, cho rằng có lẽ ý thức chỉ là hành động truyền đạt thông tin quanh não từ một kho dữ liệu trí nhớ.

Liệu ý thức có nguồn gốc lượng tử?

Tuy nhiên, có một số người cho rằng nỗ lực hiểu bản chất của ý thức qua khoa học thần kinh sẽ thất bại nếu không có sự tham gia của cơ học lượng tử. Một trong số đó là Sir Roger Penrose, nhà vật lý toán học nổi tiếng thế giới thuộc Đại học Oxford, cho rằng ý thức có nguồn gốc lượng tử.

Cùng với bác sĩ gây mê nổi tiếng Stuart Hammeroff, giảng viên tại Đại học Arizona, Penrose đã phát triển lý thuyết Giảm khách quan có tổ chức (Orchestrated Objective Reduction) về tâm trí. Lý thuyết này khá lạ thường, nhưng không dễ dàng bị bác bỏ khi Roger Penrose được nhiều người xem là một trong những cá nhân xuất sắc nhất thế giới nhờ những đóng góp của ông trong lĩnh vực vũ trụ học và thuyết tương đối tổng quát. Ông cũng được biết đến với công trình đoạt giải thưởng cùng Stephen Hawking về các lỗ đen. Nhà vật lý Lee Smolin từng nhận xét rằng Penrose là một trong số ít người tôi từng gặp trong đời mà tôi hoàn toàn không ngần ngại gọi là thiên tài.

Quan điểm của Penrose: ý thức không phải là tính toán cơ học

Penrose tin rằng ý thức không phải là một quá trình tính toán cơ học. Nhận thức của chúng ta không chỉ đơn giản là sản phẩm phụ cơ học, như một thứ bạn có thể tạo ra cho một cái máy. Và để hiểu được ý thức, chúng ta cần cách mạng hóa sự hiểu biết về thế giới vật lý. Cụ thể, Penrose cho rằng câu trả lời về ý thức có thể nằm trong sự hiểu biết sâu hơn về cơ học lượng tử.

Trong một cuộc phỏng vấn với Steve Paulson của Nautilus, Penrose sử dụng một ví dụ từ máy tính lượng tử để giải thích rằng các qubit thông tin tồn tại ở nhiều trạng thái cho đến khi hợp lại thành một phép tính tức thì, được gọi là đồng nhất lượng tử, khiến một số lượng lớn các yếu tố cùng hoạt động trong một trạng thái lượng tử duy nhất.

Đây là nơi lý thuyết của Penrose dựa vào công trình của Hammeroff khi cho rằng sự đồng nhất lượng tử này diễn ra trong các cấu trúc protein được gọi là vi ống. Những vi ống này nằm trong các tế bào thần kinh trong não của chúng ta và có khả năng lưu trữ và xử lý thông tin và ký ức. Penrose và Hammeroff cho rằng các vi ống là những thiết bị lượng tử đang điều khiển sự nhận thức của chúng ta.

Sự chỉ trích và nghiên cứu thêm về lý thuyết của Penrose và Hammeroff

Lý thuyết này không được toàn bộ cộng đồng khoa học đón nhận, nhiều nhà phê bình cho rằng bộ não quá nóng, ẩm, và ồn để có thể duy trì một quá trình lượng tử. Nhà vật lý Max Tegmark thậm chí còn tính toán rằng não không thể hoạt động nhanh như lý thuyết này đòi hỏi. Hawking cũng không đồng tình, cho rằng Penrose nên tiếp tục tập trung vào lĩnh vực chuyên môn của mình.

Tuy nhiên, một nghiên cứu năm 2013 của các nhà khoa học Nhật Bản đã bổ sung một số bằng chứng cho lý thuyết của Penrose và Hammeroff khi các nhà nghiên cứu phát hiện ra những rung động trong các vi ống. Penrose và Hammeroff sau đó đề xuất rằng bằng cách tập trung kích thích não bộ vào những rung động này, người ta có thể hỗ trợ nhiều điều kiện về tinh thần, thần kinh và nhận thức.

Penrose tiếp tục nghiên cứu ý thức ở cấp độ vật lý

Dù vậy, lý thuyết về ý thức này vẫn còn tương đối xa lạ trong một lĩnh vực đã không có nhiều tiến bộ trong một thời gian dài.

Năm 2017, Sir Roger Penrose đã thành lập Viện Penrose để nghiên cứu ý thức con người thông qua vật lý và phân biệt nó với bất kỳ trí tuệ nhân tạo tiềm năng nào.