量子脳理論｜人の意識は宇宙空間と「量子もつれ状態」にある？
概要
量子力学の解説チャンネルが量子脳理論を紹介する動画。脳や意識にも量子効果が働くのではないかというロジャー・ペンローズとスチュアート・ハメロフの仮説を扱う。神経細胞内の微小管(マイクロチューブ)の伸び縮みが量子重ね合わせ状態にあり、脳が量子コンピューターのように働くと論じる。タンパク質は巨大で量子効果は起きないとの批判に対し、フラーレンの干渉やクマムシの量子もつれを反例に挙げる。終盤はホログラフィック宇宙論と結び、意識が量子状態を決める可能性へ話を広げる。
要点
- 量子脳理論は、人の意識がミクロスケールの量子力学的性質に由来するという説。ペンローズが提唱し、麻酔科医のハメロフが共同提唱者
- 着目点は神経細胞内の微小管(マイクロチューブ)。チューブリンという二量体タンパク質が螺旋状に連なった直径20〜30nmの管で、伸び縮みする
- 仮説では、微小管の「伸びた状態」と「縮んだ状態」が量子重ね合わせ(量子揺らぎ)にあり、脳がその重ね合わせを使う量子コンピューターのように思考を作るとする
- 当初「タンパク質は素粒子より巨大で量子効果は起こらない」と批判された。だがフラーレン(C60)の二重スリット干渉や、クマムシ体内での量子もつれ生成が成功し、大きなスケールでも量子効果が確認されつつある
- ホログラフィック宇宙論に接続し、宇宙の全情報が2次元面に記述され3次元へ投影されているとし、時空は量子もつれから生まれるという東大の研究にも触れる
- 観測問題の文脈で、人の意識そのものが量子状態を決める要素ではないかと述べ、臨死体験・引き寄せ・透視なども将来説明されうると締める(動画は確証のない「面白い話」と断る)
構造化サマリ
量子脳理論とは
このチャンネルは量子力学の不思議な実験を扱い、視聴者には意識や観測問題への関心が高いとする。今回のテーマは、脳や意識にも量子効果が働くのではないかという量子脳理論。ロジャー・ペンローズが提唱し、ハメロフが共同提唱者。ペンローズはホーキングとともにブラックホールの特異点定理を研究し、2020年にノーベル物理学賞を受賞した数理物理学者。意識と量子効果の関連は、健康なギャンブルプレイヤーの意思決定が量子確率論によく一致するという研究などでも示唆されてきたと紹介する。
微小管と量子重ね合わせ
脳は神経細胞(ニューロン)がシナプスでつながり、神経伝達物質をやりとりして情報を処理する。だが細胞内にはさらに微小管(マイクロチューブ)という構造があり、ここでも情報がやりとりされる。微小管はαチューブリンとβチューブリンが二量体となって線状に連なり、それが束ねられ螺旋状になった直径20〜30nmの管。伸び縮みする性質があり、分子が振動するように伸びた状態と縮んだ状態を繰り返す。ペンローズらの仮説では、この「伸び」と「縮み」が観測前には量子重ね合わせ(量子揺らぎ)状態にあり、脳がこの重ね合わせを使って思考を作り出すとする。脳は一種の量子コンピューターだという発想。
批判と反例
当初この主張には「微小管を構成するタンパク質は素粒子よりはるかに巨大なので、量子効果は起こらない」という強い批判が世界的になされた。だが近年、炭素60個からなるフラーレン(サッカーボール状の分子)で二重スリットの干渉が確認され、1個の分子が波として両方のスリットを同時に通る現象が起きた。さらにクマムシの体内で量子もつれ状態を作る研究も成功した。生物サイズでも量子もつれが起こせるなら、微小管のスケールでも量子効果がありうると論じる。
ホログラフィック宇宙論と意識
ペンローズやハメロフはホログラフィック宇宙論とも関連づける。宇宙の表面が量子もつれ状態にあり、宇宙の全情報が2次元平面にデータとして記述され、そこから投影されているのが現実だとする見方。時空そのものが量子もつれから生まれているという東大の研究にも触れる。量子もつれは、ペアで生成された量子のスピンなどが観測前は重ね合わせにあり、片方を観測すると瞬時にもう片方が反対向きに確定する現象として説明される。
観測問題と締め
シュレーディンガーの猫の議論を引きつつ、観測とは何か、量子(ミクロ)と古典(マクロ)の境目はどこかを問うと、人の意識そのものが量子状態を決める部分ではないかという考え方もあると述べる。宇宙の外側の2次元平面と人の意識がもつれ状態にあるなら、臨死体験・引き寄せ・透視なども将来何かしら証明される時代が来るかもしれない、と「面白い話」として締める。
登場エンティティ・コンセプト
- roger-penrose — 量子脳理論の提唱者。2020年ノーベル物理学賞の数理物理学者
- stuart-hameroff — 共同提唱者の麻酔科医。微小管に着目
- orchestrated-objective-reduction — 脳内微小管の量子効果が意識を生むとする説
- holographic-universe — 宇宙の情報が2次元面に記述され投影されているとする説
印象的な引用
微小管の伸びた状態と縮んだ状態が、ある意味、重ね合わせ状態になっているんじゃないか。脳は量子コンピューターだったんじゃないか。
観測って何だろう、量子と古典の境目って何だろうと考えると、人の意識自体がその量子の状態を決める部分じゃないか。